重力不计的带正电的粒子,质量为m,电荷量为q,由静止开始,经加速电场加速后,垂直于磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中

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  • 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.