如图(a)所示,在以O为圆心,内外半径分别为R1和R2的圆环区域内,存在辐射状电场和垂直纸面的匀强磁场,内外圆间的电势差U为常量,R1=R0,R2=3R0,一电荷量为+q,质量为m的粒
◎ 题目
如图(a)所示,在以O为圆心,内外半径分别为R1和R2的圆环区域内,存在辐射状电场和垂直纸面的匀强磁场,内外圆间的电势差U为常量,R1=R0,R2=3R0,一电荷量为+q,质量为m的粒子从内圆上的A点进入该区域,不计重力. (1)已知粒子从外圆上以速度v1射出,求粒子在A点的初速度v0的大小; (2)若撤去电场,如图(b),已知粒子从OA延长线与外圆的交点C以速度v2射出,方向与OA延长线成45°角,求磁感应强度的大小及粒子在磁场中运动的时间; (3)在图(b)中,若粒子从A点进入磁场,速度大小为v3,方向不确定,要使粒子一定能够从外圆射出,磁感应强度应小于多少? |
◎ 答案
(1)电、磁场都存在时,只有电场力对带电粒子做功,由动能定理 qU=
得v0=
(2)由牛顿第二定律 qBv=m
如图1,由几何关系粒子运动轨迹的圆心O′和半径R 则有:R2+R2=(R2-R1)2④ 联立③④得磁感应强度大小B=
粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期T=
由几何关系确定粒子在磁场中运动的时间t=
由④⑥⑦式,得 t=
(3)如图2,为使粒子射出,则粒子在磁场内的运动半径应大于过A点的最大内切圆半径,该半径为 Rc= |