解题思路:(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动,由题粒子的轨迹半径等于正方形的边长.画出平行于ad方向发射的粒子运动轨迹,由几何关系求出轨迹的圆心角θ,根据t=t0=[θ/2π],及周期公式T=[2πm/qB]求得[q/m].
(2)由题意,同一时刻在磁场中的粒子到O点的距离应相等,在t=t0时刻仍在磁场中的粒子应位于以O为圆心、OK为半径的圆弧上,画出轨迹,根据几何知识求得在磁场中运动的粒子区域的圆心角,即可求得仍在磁场中的粒子数与粒子源发射的总粒子数之比.
(1)初速度平行于ad方向发射的粒子在磁场中运动的轨迹如图
,其圆心为O1,由几何关系有:
∠OO1k=[π/6]
则有:t0=[T/12].
粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供.设粒子做圆周运动的半径为R,根据牛顿第二定律有:
qvB=mRω2,
ω=[2π/T],
v=[2πR/T]
联立解得:[q/m=
π
6Bt0].
(2)依题意,同一时刻仍在磁场中的粒子到O点距离相等,在t0时刻仍在磁场中的粒子应位于以O为圆心,Ok为半径的弧上.由几何关系可知:∠nOk=[π/12]
此时刻仍在磁场中的粒子与总粒子数之比为:
2π−8×
π
12
2π=
2
3
答:(1)粒子的比荷[q/m=
π
6Bt0];
(2)假设粒子源发射的粒子在各个方向均匀分布,求在t=t0时刻仍在磁场中的粒子数与粒子源发射的总粒子数之比是[2/3].
点评:
本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动.
考点点评: 本题的解题关键是画出粒子的运动轨迹,根据几何知识确定隐含的极值条件和粒子运动轨迹对应的圆心角.