题目内容
分析:带电粒子,以一定的速度垂直进入匀强磁场中,由洛伦兹力提供向心力,使其做匀速圆周运动.根据入射点与出射点的速度方向可确定圆弧对应的圆心,由几何关系来确定磁场的磁感应强度B的大小及xy平面上磁场区域的半径R.
解答:解:粒子在磁场中受到洛伦兹力作用,做匀速圆周运动,则有:qvB=
所以:r=
据此并由题意可得,粒子在磁场中的轨迹的圆心C必在y轴上,且P点在磁场区之外.过P沿速度方向作延长线,它与x轴相交于Q点.作圆弧过O点与x轴相切,并且与PQ相切,切点A即粒子离开磁场区的地点.这样也求得圆弧轨迹的圆心C,
如图所示
由图中几何关系得:L=3r
由以上两式可得:B=
图中OA的长度即圆形磁场区的半径R,由图中几何关系可得:R=
L
若改变粒子从原点O射出时的速度大小,不改变方向,使粒子平行于y轴方向射出磁场,则出射点必定位于磁场的顶点,所以此时:
r′=
R,又由:r′=
所以:v′=
=
=
v
答:此时粒子的速度大小为
v,磁场的磁感应强度B的大小
.
| mv2 |
| r |
| mv |
| qB |
据此并由题意可得,粒子在磁场中的轨迹的圆心C必在y轴上,且P点在磁场区之外.过P沿速度方向作延长线,它与x轴相交于Q点.作圆弧过O点与x轴相切,并且与PQ相切,切点A即粒子离开磁场区的地点.这样也求得圆弧轨迹的圆心C,
如图所示
由图中几何关系得:L=3r
由以上两式可得:B=
| 3mv |
| qL |
图中OA的长度即圆形磁场区的半径R,由图中几何关系可得:R=
| ||
| 3 |
若改变粒子从原点O射出时的速度大小,不改变方向,使粒子平行于y轴方向射出磁场,则出射点必定位于磁场的顶点,所以此时:
r′=
| 1 |
| 2 |
| mv′ |
| qB |
所以:v′=
| qBr′ |
| m |
q?
| ||||||||
| m |
| ||
| 2 |
答:此时粒子的速度大小为
| ||
| 2 |
| 3mv |
| qL |
点评:带电粒子在磁场中由洛伦兹力提供做匀速圆周运动,同时结合数学几何关系来构建长度关系.注意运动圆弧的半径与磁场半径的区别.
练习册系列答案
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