题目内容

如图所示,在空间存在这样一个磁场区域,以MN为界,上部分的匀强磁场的磁感应强度为B1,下部分的匀强磁场的磁感应强度为B2,B1=2B2=2B0,方向均垂直纸面向内,且磁场区域足够大。在距离界线为h的P点有一带负电荷的离子处于静止状态,某时刻该离子分解成为带电荷的粒子A和不带电的粒子B,粒子A质量为m、带电荷q,以平行于界线MN的速度向右运动,经过界线MN时的速度方向与界线成60°角,进入下部分磁场。当粒子B沿与界线平行的直线到达位置Q点时,恰好又与粒子A相遇。不计粒子的重力。求:

    (1)P、Q两点间距离。

   

(2)粒子B的质量。

(1)h        (2)


解析:

(1)粒子A在匀强磁场中做匀速圆周运动,洛仑兹力提供向心力,设粒子A的速度为v0,在MN上方运动半径为R1,运动周期为T1,根据牛顿第二定律和圆周运动公式:

   

                                    (2分)

    同理,粒子A在MN下方运动半径R2和周期T2分别为:

   

    粒子A由P点运动到MN边界时与MN的夹角为60°,如答图2所示,则有:R1-h=R1cos60°。

   

 

图2

                            (3分)

    (2)粒子A从P点到Q点所用时间为:

                                      (1分)

           (1分)

   

   

                                        (2分)

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