问题
问答题
如图所示，半径为r=0.10m的圆形匀强磁场区域边界跟x轴相切于坐标原点O，磁感应强度按图示规律变化，方向垂直直纸面向里，在t=0时刻由O处沿y轴正方向射入速度为v=1.0×103m/s的带负电粒子，已知粒子质量m=9.0×10-12kg，电量q=9.0×10-6C，不计粒子重力，求粒子在磁场中的运动时间和离开磁场时的位置坐标．
答案
粒子进入磁场后，由洛伦兹力提供向心力，做匀速圆周运动，设单位时间t=
×10-4s．则π 6
在第一个t内，B1=1×10-2T
由qvB1=mv2 R1
得，R1=
=0.1mmv qB1
T1=
=2π×10-4s2πm qB1
故t=
T11 12
则粒子在第一个t内，在磁场中转过的圆心角为30°．
在第二个t内，B2=12×10-2T
T2=
=2πm qB2
×10-4sπ 6
则t=T2，
故粒子在第二个和第三t内刚好做两个完整的圆周运动，第四个t内的运动与第一t内的相同，第五、六个t内的运动又与第二、第三个t内的相同，到第七个t末，粒子刚好出磁场，
由上分析可知，粒子在磁场中运动时间为
t′=7t=
π×10-4s，运动轨迹如图，离开磁场时的位置坐标为（0.1，0.1）7 6
答：粒子在磁场中的运动时间是
π×10-4s，离开磁场时的位置坐标为（0.1，0.1）．7 6