问题
计算题
一半径足够大的绝缘圆筒,筒上有一小孔。筒内有圆心在圆筒轴线上的圆形匀强磁场区域,磁场的磁感应强度为B,方向沿筒的轴线(整个装置的横截面如图)。一质量为m,带电量为q的小球(重力不计)以速度v0沿孔径方向进入圆筒内。设带电小球与筒壁碰撞后以原速率返回,碰撞时间很短,碰撞过程小球的电量不变。小球进入圆筒后,与筒壁碰撞四次后恰好又从小孔穿出,求圆筒内圆形磁场区域的半径。
答案
解:设小球在磁场中的轨道半径为R
小球在磁场中运动有两种情况
(1)若运动轨迹如图甲,设磁场区域半径为r1
在三角形OAO1中
解得
(2)若运动轨迹如图乙,设磁场区域半径为r2
在三角形OAO1中
解得