解题思路:(1)带电粒子进入匀强磁场中做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力,根据牛顿第二定律和向心力公式列式,求出带电粒子运动的速率,由v=[2πr/T]求出周期,即可由I=[q/T]求得等效电流I.
(2)因粒子带正电,要在O点置一固定点电荷A,使粒子仍可绕O做半径为r的圆周运动,电荷A应为负电荷.根据电场力与洛伦兹力的合力提供向心力,并结合等效电流的表达式列式,即可求得△I的表达式.
(1)粒子在磁场中匀速圆周运动,有 qVB=m
V2
r
得:V=
qBr
m
又V=
2πr
T
可得T=
2πm
qB
所以I=
q
T=
q2B
2πm
(2)电荷A应为负电荷.否则不可能两次均绕A做圆周运动.
若库仑力F和磁场力同向,F+qV1B=m
V21
r
则得 F=m
V21
r−qV1B
若库仑力F和磁场力反向,F−qV2B=m
V22
r
则得 F=m
V22
r+qV2B
又 I1=
q
T1=
qV1
2πr
I2=
q
T2=
qV2
2πr
则得△I=I1-I2
由以上可解得:△I=
q2B
2πm
答:
(1)粒子在磁场中做圆周运动的线速度为[qBr/m],等效环形电流的电流大小为
q2B
2πm;
(2)A所带正电荷,△I的表达式为△I=
q2B
2πm.
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: 本题是理清思路,建立物理模型,关键要分析粒子匀速圆周运动所需要的向心力来源,再结合等效电流表达式进行求解即可.