题目内容
有一匀强磁场分布在以O为中心的一个圆形区域内,磁场方向垂直于xy平面(磁场未画出).某时刻起一个质量为m、电荷量为+q的带电粒子,由原点O开始运动,初速为v,方向沿x轴正方向.最终粒子到达y轴上的P点,此时速度方向与y轴的夹角为30°,已知OP的距离为L,如图所示.不计重力的影响.
(1)求磁场区域的半径R及磁场的磁感强度B的大小;
(2)求带电粒子从O运动到P点的时间t;
(3)若在P点的上半部存在一与水平方向成30°的匀强电场E,则带电粒子再次到达y轴上的点Q点(未画出)时,距O点的距离S.
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解:(1)画出磁场区域及粒子运动的轨迹,设圆周运动的半径为r,由几何知识可得:
,即:
…………………… (2分)
…………………… (1分)
由
可得:
(2分)
(2)粒子做匀速圆周运动的周期为:
……………………(2分)
设粒子在磁场中运动的时间为t1,则:
……………………(1分)
粒子从A到P做匀速直线运动,设AP距离为d,所用时间为t2,则:
,
……………………(2分)
粒子从O到P所用时间为t,有: ……(1分)
(3)粒子从P点飞出后,在电场中做类平抛运动,设所用时间为
t3,则:
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