题目内容

如图所示,圆形区域内有一垂直纸面的匀强磁场,P为磁场边界上的一点.有无数带有同样的电荷、具有同样质量的粒子在纸面内沿各个方向以同样的速率通过P点进入磁场.这些粒子射出边界的位置均处于边界的某一段弧上,这段圆弧的弧长是圆周长的1/2.将磁感应强度的大小从原来的B1变为B2,结果相应的弧长变为圆周长的1/3,则B1/B2等于(  )
分析:画出导电粒子的运动轨迹,找出临界条件及角度关系,利用圆周运动由洛仑兹力充当向心力,分别表示出圆周运动的半径,进行比较即可.
解答:解:设圆的半径为r
(1)磁感应强度为B1时,从P点射入的粒子与磁场边界的最远交点为N,最远的点是轨迹上直径与磁场边界圆的交点,
这段圆弧的弧长是圆周长的
1
2
,如图,所以R1=r
(2)磁感应强度为B2时,从P点射入的粒子与磁场边界的最远交点为M,最远的点仍然是轨迹上直径与磁场边界圆的交点,相应的弧长变为圆周长的
1
3
,所以∠POM=120°,如图所示:

所以粒子做圆周运动的半径R为:sin60°=
R2
r
,得:R2=
3
2
r

粒子做圆周运动时洛伦兹力提供向心力,得:qvB=
mv2
R

得:R=
mv
qB

所以:
B1
B2
=
R2
R1
=
3
2
选项C正确.
故选;C
点评:带电粒子在电磁场中的运动一般有直线运动、圆周运动和一般的曲线运动;直线运动一般由动力学公式求解,圆周运动由洛仑兹力充当向心力,一般的曲线运动一般由动能定理求解.
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