(12分)一质量为m、带电量为+q的粒子以速度v 0 从O点沿y轴正方向射入一圆形匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外,粒

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  • 解题思路:

    (1)粒子在磁场中受洛仑兹力作用,作匀速圆周运动,设其半径为

    R

    O

    点即进入磁场开始匀速圆周运动,粒子在磁场中的轨迹的圆心

    C

    必在

    x

    轴上,且

    b

    点速度切线

    x

    轴交点为

    b

    点,而

    b

    点不可能是圆心,所以

    b

    点在磁场区之外。过

    b

    沿速度方向作延长线,它与

    y

    轴相交于

    d

    点。

    作圆弧过

    O

    点与

    y

    轴相切,并且与

    bd

    相切,切点

    a

    即粒子离开磁场区的地点。这样也求得圆弧轨迹的圆心

    C

    ,如图所示。

    由图中几何关系得:

    L

    =

    3

    R

    匀强磁场中洛伦兹力提供向心力即

    ,得

    带入数据得

    (2)要使磁场的区域有最小面积,则线

    O

    应为磁场区域的直径

    由几何关系知:

    匀强磁场的最小面积为:

    (3)带电粒子进入电场后,由于速度方向与电场力方向垂直,故做类平抛运动

    BC

    的距离为

    d

    ,则由运动的合成知识有:

    联立解得:

    (1)

    (2)

    (3)

    <>

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