Question

17．如圖所示，分布在半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)  強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向里．電荷量為負(fù)q、質(zhì)量為m的帶電粒子從磁場(chǎng)邊緣A點(diǎn)沿圓半徑AO方向射入磁場(chǎng)，粒子離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)速度方向偏轉(zhuǎn)了90°角．求：
①粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和入射速度；
②粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間．

Answer 1

分析 由于帶電粒子從磁場(chǎng)邊緣A點(diǎn)沿圓半徑AO方向射入磁場(chǎng)，由幾何關(guān)系知道粒子離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)是背向圓心的，又因?yàn)榱Ｗ与x開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)速度方向偏轉(zhuǎn)了90°角．則粒子的軌跡就很容易的畫(huà)出來(lái)．則半徑就是圓形磁場(chǎng)的半徑，找到這個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)其余的很容易求得．

解答 解：①如圖由幾何知識(shí)得，粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r=R 
粒子以入射速度v做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律得：
$qvB=\frac{m{v}^{2}}{r}$ 
即：$v=\frac{qBR}{m}$ 
②勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為：$T=\frac{2πr}{{{v_{\;}}}}=\frac{2πm}{qB}$
   粒子軌跡所對(duì)的圓心角為：$α=\frac{π}{2}$  
   粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為：$t=\frac{α}{2π}T=\frac{\frac{π}{2}}{2π}×\frac{2πm}{qB}=\frac{πm}{2qB}$  
答：①粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R，入射速度為$\frac{qBR}{m}$．
②粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為$\frac{πm}{2qB}$．

點(diǎn)評(píng) 從圓形磁場(chǎng)區(qū)域向圓心方向射入則離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)必背向圓心方向．從而畫(huà)出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，由幾何關(guān)系求出做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑，再由半徑公式和周期公式得到所求．