题目内容
如图所示,在y<0的区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直于xOy平面指向纸面外,磁感应强度为B.一带正电的粒子以速度v从O点射入磁场,入射方向在xOy平面内,与x轴正向的夹角为θ若粒子射出磁场的位置与O点距离为L,求:(1)带电粒子在磁场中运动中的轨道半径,
(2)带电粒子在磁场中的运动时间t,
(3)该带电粒子的比荷q/m.
【答案】分析:带正电粒子射入磁场后,由于受到洛仑兹力的作用,粒子将沿图示的轨迹运动,从A点射出磁场,O、A间的距离为L.射出时速度的大小仍不变,射出方向与轴的夹角仍为θ.
解答:解:(1)粒子运动的轨迹如图:
则圆轨道的圆心位于OA的中垂线上,由几何关系可得
解得:
(2)由vt=(2π-2θ)R
得:
(3)洛伦兹力提供向心力:
解得
②
联立 ①、②两式,解得
答:(1)带电粒子在磁场中运动中的轨道半径
;(2)带电粒子在磁场中的运动时间
;
(3)该带电粒子的比荷
.
点评:利用圆的特性构建几何关系,并运用由洛伦兹力提供向心力的物理规律列出方程,从而联立求解.
解答:解:(1)粒子运动的轨迹如图:
解得:
(2)由vt=(2π-2θ)R
得:
(3)洛伦兹力提供向心力:
解得
联立 ①、②两式,解得
答:(1)带电粒子在磁场中运动中的轨道半径
(3)该带电粒子的比荷
点评:利用圆的特性构建几何关系,并运用由洛伦兹力提供向心力的物理规律列出方程,从而联立求解.
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