题目内容

【题目】如图,空间存在方向垂直于纸面(xOy平面)向里的磁场。在x≥0区域,磁感应强度的大小为B0;x<0区域,磁感应强度的大小为λB0(常数λ>1)。一质量为m、电荷量为q(q>0)的带电粒子以速度v0从坐标原点O沿x轴正向射入磁场,此时开始计时,当粒子的速度方向再次沿x轴正向时,求(不计重力)

(1)粒子运动的时间;

(2)粒子与O点间的距离。

【答案】(1)(2)

【解析】(1)在匀强磁场中,带电粒子做圆周运动。设在区域,圆周半径为R1 ;在区域, 圆周半径为R2。由洛伦兹力公式及牛顿定律得

①

②

粒子速度方向转过180°时,所需时间t1为

③

粒子再转过180°时,所需时间t2为

④

联立①②③④式得,所求时间为

t0= t1 + t2 = ⑤

(2)由几何关系及①②式得,所求距离为

⑥

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