如圖所示,一個質(zhì)量為m,帶電量是為-q的粒子(重力不計),從原點O處沿oy方向以初速v0射出,想加一個勻強(qiáng)磁場,使這個帶電粒子能在xoy,平面內(nèi)一開始就沿圓弧運(yùn)動并通過a點[a點坐標(biāo)為(x0,y0)],這個勻強(qiáng)磁場的方向如何?磁感應(yīng)強(qiáng)度B多大?
分析:解:先根據(jù)洛倫茲力提供向心力列式求解半徑表達(dá)式;然后畫出軌跡,結(jié)合幾何關(guān)系列式;最后聯(lián)立求解得到磁感應(yīng)強(qiáng)度.
解答:解:根據(jù)左手定則可知,勻強(qiáng)磁場的方向應(yīng)該垂直紙面向里,如圖所示:
由牛頓第二定律,有:Bqv=m
v2
R

解得:R=
mv0
qB

由圖中幾何關(guān)系可知:R2=
y
2
0
+(x0-R)2
,化解得:R=
x
2
0
+
y
2
0
2x0

聯(lián)立解得:B=
2mv0x0
(
x
2
0
+
y
2
0
)q

答:這個勻強(qiáng)磁場的方向垂直紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為
2mv0x0
(
x
2
0
+
y
2
0
)q
點評:本題關(guān)鍵明確粒子做勻速圓周運(yùn)動,根據(jù)洛倫茲力提供向心力列式,然后再結(jié)合幾何關(guān)系列式,最后聯(lián)立求解即可.
練習(xí)冊系列答案
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(1)為了使此粒子不改變方向從狹縫S2穿出,則必須在勻強(qiáng)電場區(qū)域加入勻強(qiáng)磁場,求勻強(qiáng)磁場B1的大小和方向.
(2)帶電粒子從S2穿出后垂直邊界進(jìn)入一個矩形區(qū)域,該區(qū)域存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,粒子運(yùn)動軌跡如圖所示,若射入點與射出點間的距離為L,求該區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的大。

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