题目内容

如图所示,真空中有一垂直于纸面向里的匀强磁场,其边界为同心圆,内、外半径分别为r和R.圆心处有一粒子源不断地沿半径方向射出质量为m、电荷量为q的带电粒子,其速度大小为,不计粒子重力.若,为使这些粒子不射出磁场外边界,匀强磁场磁感应强度至少为多大?

 

【答案】

【解析】由题意知,磁感应强度最小时粒子轨迹与磁场外边界相切,作出粒子运动轨迹如图所示。              ………………①

设粒子轨迹半径为R′,磁感应强度最小值为B,则由牛顿第二定律和几何关系有:

            ………………②

  ………………③

联解②③得:

          ………………④

评分参考意见:本题共7分,其中①式2分,②式3分,③④式各1分;若有其他合理解法且答案正确,可同样给分。

本题考查带电粒子在有界磁场中的运动,刚好不射出磁场的临界条件是与边界相切,利用几何关系求出半径,再由公式求得磁感强度

 

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