题目内容
如图所示,坐标系xOy在竖直平面内,x轴上、下方分别有垂直于纸面向外的磁 感应强度为B1=B0和B2=3B0的足够大匀强磁场。今有一质量为m、电荷量为q的带正电荷粒子(不计重力),在xOy平面内,自图中O点出发,以初速度v0沿与x轴成30
角斜向上射入磁场。求:
(1)粒子从O点射出到第二次通过x轴的过程中所经历的时间t;
(2)粒子第二次通过x轴时的位置坐标。
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解:(1)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,由牛顿第二定律得:
(1分)
(1分)
在B1中,设粒子运动的半径为
,运动周期为T1 ,
得:
(1分)
(1分)
由几何关系知:
(1分)
在B2中,设粒子运动的半径为R2,运动周期为T2,
得:
(1分)
(1分)
由几何关系知:
(1分)
故粒子运动的总时间t为:
(1分)
得
(1分)
(2)粒子第二次通过x轴的位置坐标
(2分)
得
(1分)
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