如圖所示,一半徑為R的圓形勻強磁場區(qū)域,圓心為O,磁場方向垂直紙面向里,磁感應(yīng)強度為B,距O點2R處有一屏MN,MN垂直紙面放置,AO為垂直于屏的半徑,其延長線與屏交于C,一個帶負電的粒子,以初速沿AC方向進入磁場區(qū)域,最后打在屏上D點,D、C相距R,不計粒子重力.求:
(1)粒子在磁場中運動的軌跡半徑和粒子荷質(zhì)比;
(2)粒子從A運動到D的時間.
答案: (1);(2)提示: 設(shè)帶負電粒子從磁場邊緣 Q點射出,則射出方向的反向延長線經(jīng)過磁場圓心O,如圖所示,作AO與QO的垂線,兩垂線相交于,即為粒子在磁場區(qū)域中運動的軌跡的圓心,再利用幾何關(guān)系即可求出軌跡半徑.正確解答: (1)設(shè)粒子從磁場邊緣Q點射出,則出射速度沿OQ方向,設(shè)軌跡圓心為,由題意可知,粒子軌道半徑為: .由洛倫茲力公式和牛頓第二定律可得: ,解得:. (2)如果整個空間都充滿了方向垂直于紙面向里的磁場,粒子在紙面上做圓周運動,設(shè)粒子運動一周的時間為T,則粒子在磁場中運動時間為,將代入得:。 粒子從Q點射出磁場后做勻速直線運動, 所以粒子從A運動到D的時間t=t1+t2==. |
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