解题思路:(1)离子在磁场中受到的洛仑兹力充当心力,由牛顿第二定律可求得半径,由圆周运动性质可求出周期;
(2)由题意分析临界条件,再由牛顿第二定律求得临界磁感应强度;
(3)分析粒子在磁场中的运动过程,考虑所有可能的情况,进而得出合理地结果.
(1)洛仑兹力充当向心力,故有:Bqv=m
v2
R
解得:R=0.2m;
周期T=[2πm/Bq]=8π×10-7s;
(2)临界条件为:在AOy区间内运动轨迹恰好与OA相切
则有:R+[R/cos45°]=OQ
qvB0=m
v2
R
解得:B0=
2+1
8T=0.3T;
所以B2应满足B2≥0.3T;
(3)若B2=0.125T,同离子在两个磁场做圆周运动的周期和半径分别为:
T=[2πm/Bq]=16π×10-7s;
R=[mv/Bq]=0.4m;
由几何关系可知,粒子从Q点进入AOy经过[T/8]之后,垂直OA边界进入AOx区域,再经[T/2]后垂直OA边界进入AOy区域,再经[T/2]后又垂直于OA边界进入AOx区域
所以离子恰好经过OA边界的时刻为:
t=[T/8]+n[T/2]=(8n+2)π×10-7s(n=0、1、2…)
答:(1)离子在磁场中做圆周运动的半径为0.2m;周期8π×10-7s;
(2)B2应满足B2≥0.3T;
(3)离子恰好经过OA边界时刻为(8n+2)π×10-7s(n=0、1、2…)
点评:
本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动.
考点点评: 本题考查带电粒子在磁场中的运动,在解题时要注意分析离子的运动过程,从而正确得出离子的运动及受力特点,从而找出合理的物理规律求解.