问题 计算题

在实验室中,需要控制某些带电粒子在某区域内的滞留时间,以达到预想的实验效果。现设想在xOy的纸面内存在以下的匀强磁场区域,在O点到P点区域的x轴上方,磁感应强度为B,方向垂直纸面向外,在x轴下方,磁感应强度大小也为B,方向垂直纸面向里,OP两点距离为x0(如图所示)。现在原点O处以恒定速度v0不断地向第一象限内发射氘核粒子。

(1)设粒子以与x轴成45°角从O点射出, 第一次与x轴相交于A点,第n次与x轴交于P点,求氘核粒子的比荷(用已知量B、x0、v0、n表示),并求OA段粒子运动轨迹的弧长(用已知量x0、v0、n表示)。

(2)求粒子从O点到A点所经历时间t1和从O点到P点所经历时间t(用已知量x0、v0、n表示)。

答案

解:(1)氘核粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,由牛顿第二定律得

解得粒子运动的半径

由几何关系知,粒子从A点到O点的弦长为,由题意

解得氘核粒子的比荷:

由几何关系得,OA段粒子运动轨迹的弧长:

圆心角:

由以上各式解得

(2)粒子从O点到A点所经历时间:

从O点到P点所经历时间

单项选择题
单项选择题