问题 问答题

如图所示,在x轴的上方(y>0的空间内)存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场,一个不计重力的带正电粒子从坐标原点O处以速度v进入磁场,粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x轴正方向成45°角,若粒子的质量为m,电量为q,

求:(1)该粒子在磁场中作圆周运动的轨道半径?

(2)粒子在磁场中运动的时间?

答案

(1)粒子垂直进入磁场,由洛伦兹力提供向心力,根据牛顿第二定律得qvB=m

v2
R
  R=
mv
qB

   (2)粒子圆周运动的周期T=

2πR
v
=
2πm
qB

根据圆的对称性可知,粒子进入磁场时速度与x轴的夹角为45°角,穿出磁场时,与x轴的夹角仍为45°角,根据左手定则可知,粒子沿逆时针方向旋转,则速度的偏向角为270°角,轨道的圆心角也为270°,

故粒子在磁场中运动的时间t=

270°
360°
T=
3
4
T
=
3πm
2qB

答:粒子在磁场中运动的时间t=

3πm
2qB

单项选择题
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