题目内容

电子以1.6×106m/s的速度沿着与磁场垂直的方向射入B=2.0×10-4T的匀强磁场中.求电子做匀速圆周运动的轨道半径和周期(电子的电量e=1.6×10-19C,电子的质量取⒐1×10-31Kg)
分析:该题主要是考察了带电粒子在匀强磁场中的运动规律,电子粒子垂直磁场方向射入匀强磁场中,粒子做匀速圆周运动,运动的半径为R=
mv
qB
,周期为T=
2πm
qB
,应用这两个公式可求出电子在该磁场中运动的半径和周期.
解答:解:由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式有:
R=
mv
eB
=
9.1×10-31×1.6×106
1.6×10-19×2.0×10-4
=4.55×10-2
m
由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期公式有:
T=
2πm
eB
=
2×3.14×9.1×10-31
1.6×10-19×2×10-4
=1.8×10-7
s
答:电子做匀速圆周运动的轨道半径为4.55×10-2m,周期为1.8×10-7s.
点评:带电粒子(不计重力)在匀强磁场中运动,可分为三种情况:
一是带电粒子平行于匀强磁场射入,此时带电粒子不受洛伦兹力作用,带电粒子做匀速直线运动.
二是带电粒子垂直于匀强磁场射入,此时粒子在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,即qvB=m
v2
R
,可得出圆周的半径为R=
mv
qB
.由T=
2πR
v
可得T=
2πm
qB
,由此可判断周期T与半径R和速度v无关.
三是带电粒子与匀强磁场成一定的夹角射入匀强磁场,此时粒子做等距螺旋运动.
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