题目内容
【题目】如图所示,直线MN上方存在着垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场,质量为m、电荷量为-q(q>0)的粒子1在纸面内以速度v1=v0从O点射入磁场,其方向与MN的夹角α=30°;质量为m、电荷量为+q的粒子2在纸面内以速度v2=
v0也从O点射入磁场,其方向与MN的夹角β=60°.已知粒子1、2同时到达磁场边界的A、B两点(图中未画出),不计粒子的重力及粒子间的相互作用.求:
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(1)两粒子在磁场边界上的穿出点A、B之间的距离d;
(2)两粒子进入磁场的时间间隔Δt.
【答案】(1)穿出点A、B之间的距离
;(2)时间间隔
。
【解析】(1)粒子在磁场中的运动轨迹如图所示:
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粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动有洛伦兹力提供向心力可得:
,
粒子1射出点A与O点的距离由几何关系可得:
,
粒子2射出点B与O点的距离
,故d=xOA+xOB,
代入数据得:
;
(2)粒子做圆周运动的周期:
,
设粒子1在磁场中转过的圆心角为θ1,则运动的时间
,
设粒子2在磁场中转过的圆心角为θ2,则运动的时间
,
所以
。
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