Question

在半徑為R的半圓形區(qū)域中有一勻強(qiáng)磁場，磁場的方向垂直于紙面，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。一質(zhì)量為m，帶有電量q的粒子以一定的速度沿垂直于半圓直徑AD方向經(jīng)P點(diǎn)（AP＝d）射入磁場（不計(jì)重力影響）。
（1）如果粒子恰好從A點(diǎn)射出磁場，求入射粒子的速度。
（2）如果粒子經(jīng)紙面內(nèi)Q點(diǎn)從磁場中射出，出射方向與半圓在Q點(diǎn)切線方向的夾角為φ（如圖）。求入射粒子的速度。

Answer 1

解：（1）由于粒子在P點(diǎn)垂直射入磁場，故圓弧軌道的圓心在AP上，AP是直徑


設(shè)入射粒子的速度為v₁，由洛倫茲力的表達(dá)式和牛頓第二定律得：
解得：
（2）設(shè)O'是粒子在磁場中圓弧軌道的圓心，連接O'Q，設(shè)O'Q＝R'
由幾何關(guān)系得：，
由余弦定理得：
解得：
設(shè)入射粒子的速度為v，由
解出：