如图所示,在一个圆形区域内,两个方向相反且都垂直于纸面的匀强磁场分布在以直径A2A4为边界的两个半圆形区域Ⅰ、Ⅱ中,A2A4与A1A3的夹角为60o。一质量为m的带电量为+q的

◎ 题目

如图所示,在一个圆形区域内,两个方向相反且都垂直于纸面的匀强磁场分布在以直径A2A4为边界的两个半圆形区域Ⅰ、Ⅱ中,A2A4与A1A3的夹角为60o。一质量为m的带电量为+q的粒子以某一速度从Ⅰ区的边缘点A1处沿与A1A3成30o角的方向射入磁场,随后该粒子以垂直于A2A4的方向经过圆心O进入Ⅱ区,最后再从A4处射出磁场。已知该粒子从射入到射出磁场所用的时间为t,求Ⅰ区和Ⅱ区中磁感应强度的大小(忽略粒子重力)。

◎ 答案

     

◎ 解析


试题分析:设粒子的入射速度为v,已知粒子带正电,故它在磁场中先顺时针做圆周运动,再逆时针做圆周运动,最后从点射出,用分别表示在磁场I区和II区中磁感应强度、轨道半径和周期则
        
    

设圆形区域的半径为r。如图所示,已知带电粒子过圆心且垂直进入II区磁场.连接为等边三角形,为带电粒子在I区磁场中运动轨迹的圆心,其轨迹的半径          
圆心角,带电粒子在I区磁场中运动的时间为
               
带电粒子在II区磁场中运动轨迹的圆心在的中点,即
                  
在II区磁场中运动的时间为
                  
带电粒子从射入到射出磁场所用的总时间
                  
由以上各式可得
                  
                  
点评:带电粒子在磁场中的运动,一般可先确定圆心求出半径,再由洛仑兹力充当向心力及圆周运动的规律求解。

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,在一个圆形区域内,两个方向相反且都垂直于纸面的匀强磁场分布在以直径A2A4为边界的两个半圆形区域Ⅰ、Ⅱ中,A2A4与A1A3的夹角为60o。一质量为m的带电量为+q的…”主要考查了你对  【带电粒子在匀强磁场中的运动】  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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