题目内容

如右图所示,在某空间实验室中,有两个靠在一起的等大的圆柱形区域,分别存在着等大反向的匀强磁场,磁感应强度B=0.10 T,磁场区域半径r= m,左侧区圆心为O1,磁场向里,右侧区圆心为O2,磁场向外.两区域切点为      C.今有质量m=3.2×10-26 kg.带电荷量q=1.6×10-19 C的某种离子,从左侧区边缘的A点以速度v=106 m/s正对O1的方向垂直磁场射入,它将穿越C点后再从右侧区穿出.求:

      (1)该离子通过两磁场区域所用的时间.

      (2)离子离开右侧区域的出射点偏离最初入射方向的侧移距离为多大?(侧移距离指垂直初速度方向上移动的距离)

解析: (1)离子在磁场中做匀速圆周运动,在左右两区域的运动轨迹是对称的,如右图,设轨迹半径为R,圆周运动的周期为T.

由牛顿第二定律qvB=m     ①

又:T=                  ②

联立①②得:R=           ③

T=                      ④

将已知代入③得R=2 m        ⑤

由轨迹图知:tan θ==,则θ=30°

则全段轨迹运动时间:

t=2××2θ=                   ⑥

联立④⑥并代入已知得:

t= s=4.19×10-6 s

(2)在图中过O2向AO1作垂线,联立轨迹对称关系侧移总距离d=2rsin 2θ=2 m.

答案: (1)4.19×10-6 s (2)2 m

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