Question

【題目】如圖所示，在豎直平面內(nèi)有一邊界半徑為R的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向里．一質(zhì)量為m、電量為q的負(fù)點(diǎn)電荷從圓邊緣的P點(diǎn)沿直徑方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，射出磁場(chǎng)時(shí)速度方向偏轉(zhuǎn)了60°．不計(jì)點(diǎn)電荷的重力．

(1)求點(diǎn)電荷速度υ的大小

(2)如果點(diǎn)電荷速度大小不變，以不同方向從P點(diǎn)進(jìn)入圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，點(diǎn)電荷在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間不同，求點(diǎn)電荷在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間

Answer 1

【答案】（1）（2）

【解析】試題分析：（1）如圖所示，點(diǎn)電荷在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓心為，從點(diǎn)離開(kāi)圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，設(shè)半徑為r，由圖可知： ,所以

，解得

又，故解得

（2）帶電粒子在圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓軌道對(duì)應(yīng)的弦越長(zhǎng)，圓心角越大，運(yùn)動(dòng)時(shí)間就越長(zhǎng)．當(dāng)圓形區(qū)域的直徑為圓軌道的弦長(zhǎng)時(shí)，點(diǎn)電荷的運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)．

如圖所示， 為此時(shí)的圓心，設(shè)圓心角，則

所以，故

因?yàn)?/span>， ，聯(lián)立解得：