如图(a)所示,在以直角坐标系xOy的坐标原点O为圆心、半径为r的圆形区域内,存在磁感应强度大小为B、方向垂直xOy所在平面的匀强磁场.一带电粒子由磁场边界与x轴的交点A处,以速度v0沿x轴负方向射入磁场,粒子恰好能从磁场边界与y轴的交点C处,沿y轴正方向飞出磁场,不计带电粒子所受重力.
(1)求粒子的荷质比
.(要求画出粒子在磁场中运动轨迹的示意图)q m
(2)若磁场的方向和所在空间的范围不变,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,粒子飞出磁场时速度的方向相对于入射方向改变了θ角,如图(b)所示,求磁感应强度B′的大小.(要求画出粒子在磁场中运动轨迹的示意图)
解析:(1)由几何关系可知,粒子的运动轨迹如图1,
洛伦兹力等于向心力,即图两份
qv0B=mv 20 R
因R=r
得
=q m v0 Br
(2)粒子的运动轨迹如图2,设其半径为R′,洛伦兹力提供向心力,即
qv0B′=mv 20 R′
又因为 tan
=θ 2 r R′
解得 B′=Btanθ 2
答:(1)求粒子的荷质比为
.如图所示;v0 Br
(2)若磁场的方向和所在空间的范围不变,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,粒子飞出磁场时速度的方向相对于入射方向改变了θ角,如图(b)所示,则应强度B′的大小为Btan
.θ 2