解题思路:(1)根据左手定则判断出粒子偏转的方向,画出粒子运动的轨迹,根据轨迹的几何关系进行证明.
(2)粒子径向射入磁场,必定径向反弹,作出粒子的轨迹图,通过几何关系求出粒子的半径,从而通过半径公式求出粒子的速度.
(3)根据洛伦兹力提供向心力,求出粒子的半径,通过几何关系得出圆弧所对应的圆心角,根据周期公式,结合[t/T]=[α/2π],求出粒子在磁场中运动的时间.
(1)如图,沿半径射入,r与R垂直,
两三角形全等
而出射速度v与轨迹半径r垂直,
所以出射速度与R同一直线.
(2)设粒子经过了n个轨迹回到了A点,所以在右图中
α=[π/n]
r=Rtanα
v=[qBR/m]tan[π/n] n=3、4…
t=T=[2πm/qB]
(3)粒子的半径r=[mv/qB]=5cm
要粒子的运动时间最长,轨迹如图
β=740
时间t=[74°/360°]T=6.4×10-8s
答:(1)证明了此粒子一定沿半径方向射出磁场.
(2)可使粒子在磁场中绕行一周回到出发点,则粒子运动的最短时间=[2πm/qB];
(3)粒子的运动的时间6.4×10-8s.
点评:
本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动;牛顿第二定律;向心力.
考点点评: 本题考查了带电粒子在磁场中的运动问题,需掌握粒子的半径公式和周期公式.该题对数学几何能力要求较高,需加强这方面的训练.