如图15-5-25所示,一半径为R的绝缘圆筒中有沿轴线方向的匀强磁场,磁感应强度为B,一质量为m、带电荷量为q的正粒子(不计重力)以速度为v从筒壁的A孔沿半径方向进入筒内,设粒

◎ 题目

如图15-5-25所示,一半径为R的绝缘圆筒中有沿轴线方向的匀强磁场,磁感应强度为B,一质量为m、带电荷量为q的正粒子(不计重力)以速度为v从筒壁的A孔沿半径方向进入筒内,设粒子和筒壁的碰撞无电荷量和能量的损失,那么要使粒子与筒壁连续碰撞,绕筒壁一周时恰好又从A孔射出,问:

图15-5-25
(1)磁感应强度B的大小必须满足什么条件?
(2)粒子在筒中运动的时间为多少?

◎ 答案

(1)B=(n=3,4,5,…)
(2)  (n=3,4,5,…)

◎ 解析

(1)粒子射入圆筒后受洛伦兹力作用而偏转,设第一次与B点碰撞,碰后速度方向又指向O点,假设粒子与筒壁撞n-1次,运动轨迹是n段相等的圆弧,再从A孔射出.
设第一段圆弧的圆心为O′,半径为r,如图所示(n=3的情景),
则θ=2π/2n=π/n
由几何关系有:r=Rtan
又r=mv/Bq,故
B=(n=3,4,5,…).
(2)粒子运动的周期T=
所对的圆心角φ=2(-θ)=
粒子从A→B用的时间
t′=
粒子运动的总时间
t=nt′= (n=3,4,5,…).

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图15-5-25所示,一半径为R的绝缘圆筒中有沿轴线方向的匀强磁场,磁感应强度为B,一质量为m、带电荷量为q的正粒子(不计重力)以速度为v从筒壁的A孔沿半径方向进入筒内,设粒…”主要考查了你对  【磁场对运动电荷的作用:洛伦兹力、左手定则】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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