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 如图所示,分布在半径为r的圆形区域内的匀强磁场,磁感应强度为B,方向垂直纸面向里.电荷量为q、质量为m的带正电粒子从磁场边缘a点处沿圆的半径AO方向射入磁场,离开磁场时速度方向偏转了60°角,试求:(1)粒子做圆周运动的半径R;(2)粒子的入射速度;(3)若保持粒子的速率不变,从a点入射时速度的方向顺时针转过60°角,粒子在磁场中运动的时间t.

 如图所示,分布在半径为r的圆形区域内的匀强磁场,磁感应强度为B,方向垂直纸面向里.电荷量为q、质量为m的带正电粒子从磁场边缘a点处沿圆的半径AO方向射入磁场,离开磁场时速度方向偏转了60°角,试求:(1)粒子做圆周运动的半径R;(2)粒子的入射速度;(3)若保持粒子的速率不变,从a点入射时速度的方向顺时针转过60°角,粒子在磁场中运动的时间t.

发布时间:2025-04-04 16:13:34
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答案:(1)如图所示,设正离子从磁场区域射出点为C,射出方向的延长线与入射方向的直径交点    为O,故连线O′c必垂直于连线Oc.连接O′O,粒子偏转角为60°,       根据几何知识得∠aO′c=60°,    则正离子在磁场区域中运动轨迹ac弧对点O′所张的圆心角为60°.       又由几何知识得,轨道半径R=rtan60°= 3 r  (2)粒子在磁场中运动时洛伦兹力提供向心力:       qvB=m v2 R ,解得v= BqR m = 3 Bqr m   (3)正离子做圆周运动的周期为T= 2πR v = 2πm qB      由于轨道半径不变,当离子速度方向沿顺时针方向转60°时,运动轨迹ac′弧所对圆心角仍为60°角,则正离子沿圆弧由a点运动到c′点所需时间:t= 60° 360° T= πm 3qB .答:(1)粒子做圆周运动的半径为r;    (2)粒子的入射速度为 3 Bqr m ;    (3)若保持粒子的速率不变,从a点入射时速度的方向顺时针转过60°角,粒子在磁场中运动的时间为 πm 3qB . 3
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