Question

如圖所示，在一半徑為R的網(wǎng)形區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直紙面向外．一束質(zhì)量為m、電量為q的帶正電的粒子沿平行于直徑MN的方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)．粒子的速度大小不同，重力不計(jì)．入射點(diǎn)P到直徑MN的距離為h，則：
（1）某粒子經(jīng)過磁場(chǎng)射出時(shí)的速度方向恰好與其入射方向相反，求粒子的入射速度是多大？
（2）恰好能從M點(diǎn)射出的粒子速度是多大？
（3）若h=

R

2

，粒子從P點(diǎn)經(jīng)磁場(chǎng)到M點(diǎn)的時(shí)間是多少？

Answer 1

分析：先確定粒子半徑然后由牛頓第二定律列方程求速度；
先畫出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，然后由幾何知識(shí)確定出半徑，然后根據(jù)牛頓第二定律列方程求速度；
先確定出圓心角，然后表示出周期公式，最后求時(shí)間．

解答：解：（1）粒子出射方向與入射方向相反，在磁場(chǎng)中走了半周，其半徑r₁=h，
qv₁B=m

v12

r1

所以v₁=

qBh

m

（2）粒子從M點(diǎn)射出，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖，在△MQO₁中，

r₂²=（R-

R2-h2

）²+（h-r₂）²
得：r₂=

R2-R R2-h2

h

qv₂B=

mv22

r2

所以v₂=

qBR(R- R2-h2 )

mh

（3）若h=

R

2

，sin∠POQ=

h

R

，可得∠POQ=

π

6

由幾何關(guān)系得粒子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)所對(duì)圓心角為α=

7π

6

周期T=

2πm

qB

所以t=

α

2π

T=

7πm

6Bq

答：（1）某粒子經(jīng)過磁場(chǎng)射出時(shí)的速度方向恰好與其入射方向相反，粒子的入射速度是v₁=

qBh

m

；
（2）恰好能從M點(diǎn)射出的粒子速度是

qBR(R- R2-h2 )

mh

；

（3）若h=

R

2

，粒子從P點(diǎn)經(jīng)磁場(chǎng)到M點(diǎn)的時(shí)間是

7πm

6Bq

．

點(diǎn)評(píng)：考查了帶電離子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，會(huì)定圓心、找半徑，結(jié)合圓周運(yùn)動(dòng)求相關(guān)量．