题目内容

如图所示,在半径分别为r和2r的同心圆(圆心在O点)所形成的圆环区域内, 存在垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B.在大圆边界上A点有一粒子源,垂直AO向左发射一质量为m ,电荷量为切,速度大小为的粒子.求:

(1)若粒子能进入磁场发生偏转,则该粒子第一次到达磁 场小圆边界时,粒子速度相对于初始方向偏转的角度;

(2)若粒子每次到达磁场大圆边界时都未从磁场中射出, 那么至少经过多长时间该粒子能够回到出发点A.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)120o(2)

解析:(1)如图1所示,粒子做匀速圆周运动,设初速度为v0,轨迹半径为 (2分)如图1粒子将沿着AB弧(圆心在O1)运动,交内边界于B点。△OO1B为等边三角形,则∠BO1O=60o                     (2分)

粒子的轨迹AB弧对应的圆心角为∠BO1A =120o                      (2分)

则速度偏转角为120o    (2分)

(2)粒子从B点进入中间小圆区域沿直线BC运动,又进入磁场区域,经偏转与外边界相切于D点.在磁场中运动的轨迹如图2所示,粒子在磁场区域运动的时间     (2分)

              (2分)

每通过一次无磁场区域,粒子在该区域运动的距离  (2分)

粒子在无磁场区域运动的总时间  (1分)

代入,得:      (2分)

则粒子回到A点所用的总时间:

     (2分)

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