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.
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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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