问题 问答题

一个重力不计的带电粒子,以大小为v的速度从坐标(0,L)的a点,平行于x轴射入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的圆形匀强磁场区域,并从x轴上b点射出磁场,射出速度方向与x轴正方向夹角为60°,如图.求:

(1)带电粒子在磁场中运动的轨道半径;

(2)带电粒子的比荷

m
q
及粒子从a点运动到b点的时间;

(3)其他条件不变,要使该粒子恰从O点射出磁场,求粒子入射速度大小.

答案

(1)画出粒子运动的轨迹如图,由几何知识:Rsin30°+L=R

所以:R=2L

(2)由洛伦兹力提供向心力,得:qBv=

mv2
R

所以:

q
m
=
v
RB
=
v
2BL

粒子运动的周期:T=

2πR
v
=
4πL
v

时间:t=

60°
360°
T=
2πL
3v

(3)要使粒子能从O点射出磁场,则R'=

L
2

所以:v′=

1
4
v

答:(1)带电粒子在磁场中运动的轨道半径为2L;

(2)带电粒子的比荷

q
m
=
v
2BL
,粒子从a点运动到b点的时间t=
2πL
3v

(3)其他条件不变,要使该粒子恰从O点射出磁场,粒子入射速度大小为

1
4
v.

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填空题