如图所示,在平行于纸面的平面上建立一个xoy平面直角坐标系,在此坐标系的第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为

1个回答

  • (1)依题知粒子在磁场中受洛伦兹力作用而做匀速圆周运动,设圆周运动半径为R,周期为T,由牛顿第二定律得

    qvB=m

    m v 2

    R

    则得 R=

    mv

    qB ,T=

    2πR

    v =

    2πm

    qB

    反质子的轨道半径为R P′=

    mv

    eB ,周期为T P′=

    2πm

    eB

    α粒子的轨道半径为 R α=

    4mv

    2eB =

    2mv

    eB

    T α=

    2π?4m

    2eB =

    4πm

    eB

    它们的运动轨迹如图所示,由几何知识知,反质子运动的轨迹对应的圆心角为θ 1=60°=

    π

    3

    α粒子运动的轨迹对应的圆心角为θ 2=120°=

    3

    则反质子在磁场中运动的时间为 t P′=

    1

    6 T P′=

    1

    6 ×

    2πm

    eB =

    3eB

    α粒子在磁场中运动的时间为t α=

    1

    3 T α=

    4πm

    3eB

    ∴反质子和α粒子在磁场中运动时间之比是

    t P′

    t α =

    1

    4

    (2)反质子和α粒子这两个粒子射出磁场区时的横坐标和纵坐标分别为x P′和y α

    根据几何知识得

    x P′=2R P′sin30° y α=2R α=2

    3

    mv

    eB

    ∴反质子和α粒子射出磁场区时的位置坐标分别为(

    mv

    eB ,0)和(0,2

    3

    mv

    eB ).

    答:

    (1)反质子和α粒子在磁场中运动时间之比是

    1

    4 .

    (2)反质子和α粒子射出磁场区时的位置坐标分别为(

    mv

    eB ,0)和(0,2

    3

    mv

    eB ).

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