Question

【題目】如圖所示，第一象限范圍內有垂直于XOY平面的勻強磁場，磁感應強度為B．質量為m，電量大小為q的未知電性的帶電粒子在XOY平面里經(jīng)原點O射入磁場中，初速度V0與x軸夾角60°，試分析計算：

（1）帶電粒子從何處離開磁場？穿越磁場時運動方向發(fā)生的偏轉角多大？
（2）帶電粒子在磁場中運動時間多長？

Answer 1

【答案】
（1）解：粒子在磁場中做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力，

由牛頓第二定律得：qv0B=m ，解得：r= ，

帶負電荷的粒子從x軸上的A點離開磁場，運動方向發(fā)生的偏轉角θ1=2θ=2×60°=120°；

A點到原點O的距離：x=2rsinθ，x= ，

粒子若帶正電荷，在y軸上的B點離開磁場，運動方向發(fā)生的偏轉角：θ2=2×30°=60°，

B點到原點O的距離：y=r= ．

答：帶電粒子為負電時離開磁場的坐標位置為：（ ，0），穿越磁場時運動方向發(fā)生的偏轉角為120°，

粒子帶正電時，帶電粒子為負電時離開磁場的坐標位置為（0， ），穿越磁場時運動方向發(fā)生的偏轉角為60°；

（2）解：粒子在磁場中做圓周運動的周期：T= ，

粒子若帶負電，它從O點運動到A點所花時間：t1= T= × = ．

粒子若帶正電荷，它從O點運動到B點所花時間：t2= T= × = ．

答：帶電粒子帶負電時在磁場中運動時間為 ，帶電粒子帶正電時在磁場中運動時間為 ．

【解析】（1）由牛頓第二定律求出粒子軌道半徑，然后求出粒子的偏向角與離開磁場的坐標位置．（2）根據(jù)粒子周期與轉過的圓心角求出粒子的運動時間．
【考點精析】關于本題考查的洛倫茲力，需要了解洛倫茲力始終垂直于v的方向，所以洛倫茲力一定不做功才能得出正確答案．