题目内容
20.(1)请判断该粒子带何种电荷
(2)求出其荷质比.
(3)若磁场的方向和所在空间范围不变,而磁感应强度的大小变为B′,该粒子仍从A处以相同的速度射入磁场,但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了60°角,求磁感应强度B′多大?此次粒子在磁场中运动所用时间t是多少?
分析 (1)粒子向上偏转,在A点受到的洛伦兹力方向向上,根据左手定则可判断粒子的电性.
(2)画出轨迹可知,粒子轨迹半径等于r,根据牛顿第二定律求解比荷.
(3)根据粒子速度的偏向角等于轨迹的圆心角,求出轨迹的圆心角,来确定时间与周期的关系,求出时间.
解答 解:
(1)由粒子的飞行轨迹,利用左手定则可知,该粒子带负电荷.
(2)粒子由 A点射入,由 C点飞出,其速度方向改变了 90°,
则粒子轨迹半径R=r
由qvB=m$\frac{{v}^{2}}{R}$,得粒子的比荷 $\frac{q}{m}=\frac{v}{Br}$
(3)粒子从 D 点飞出磁场速度方向改变了 60°角,故 AD 弧所对圆心角 60°,粒子做圆周运动的半径$R'=rcot{30°}=\sqrt{3}r$
又$R'=\frac{mv}{qB'}$
得$B'=\frac{{\sqrt{3}}}{3}B$
粒子在磁场中飞行时间$t=\frac{1}{6}T=\frac{1}{6}×\frac{2πm}{qB'}=\frac{{\sqrt{3}πr}}{3v}$
答:(1)该粒子带负电荷,(2)其比荷$\frac{q}{m}=\frac{v}{Br}$;(3)磁感应强度 $B'=\frac{{\sqrt{3}}}{3}B$,粒子在磁场中飞行时间t=$\frac{\sqrt{3}πr}{3v}$;
点评 本题是带电粒子在磁场中运动的轨迹问题,关键运用几何知识画轨迹、求半径.要注意区别轨迹半径与磁场范围半径.
练习册系列答案
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4.
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8.
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