解题思路:(1)带电粒子在洛伦兹力作用下,在匀强磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律可得出半径公式.粒子经过磁场的偏转角最大,即为在磁场中的弧长最长,也就是射入点到射出点的距离最大,由题意可知,最大为磁场的直径,由几何知识可求出最大偏转角.
(2)从O点射入后,运动轨迹对应的弦最大,则运动时间最长,因此弦最长即为直径,从而即可求解.
(1)带电粒子进入磁场后,受洛伦兹力作用,如左图,由牛顿第二定律得:Bqυ=m
v2
R,
代入数据解得:R=0.2m,
设穿过磁场时方向偏转角度为θ,则有tan[θ/2]=[r/R]=[0.2/0.2]=1,则θ=90°;
(2)粒子在磁场中作圆周运动,转过的圆心角的最大值,由右图可知,刚好是等边三角形,则有:α=60°,因此粒子在磁场中运动的最长时间t=[α/360°]T=[60°/360°]×[2πm/qB]=[πm/3qB],
代入数据,解得:t=3.9×10-9s.
答:(1)沿半径OC方向射出的粒子,穿过磁场时方向偏转角度为90°;
(2)在磁场中运动时间最长的粒子运动时间是3.9×10-9s.
点评:
本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动.
考点点评: 该题考查到了带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的半径的推导,洛伦兹力提供向心力;带电粒子在圆形区域的匀强磁场中的偏转角,与在磁场中的弧长是成正比的,弧长越长,所对应的弦长也就越长,要会熟练的利用几何关系求解圆心角;对于由于有限制条件使得粒子多次在磁场中运动的情况,要彻底分析粒子的运动过程,分析其运动规律.