Question

（14分）如圖，一半徑為R的圓表示一柱形區(qū)域的橫截面（紙面）。在柱形區(qū)域內(nèi)加一方向垂直于紙面的勻強磁場，一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子沿圖中直線在圓上的a點射入柱形區(qū)域，在圓上的b點離開該區(qū)域，離開時速度方向與直線垂直。圓心O到直線的距離為 。現(xiàn)將磁場換為平行于紙面且垂直于直線的勻強電場，同一粒子以同樣

速度沿直線在a點射入柱形區(qū)域，也在b點離開該區(qū)域。若磁感應(yīng)強度大小為B，不計重力，求:(1)求粒子在勻強磁場中做圓周運動的半徑。(2) 電場強度的大小。

 

Answer 1

【答案】

(1)  (2)

【解析】

試題分析：粒子在磁場中做圓周運動。設(shè)圓周的半徑為r，由牛頓第二定律和洛侖茲力公式得①

式中v為粒子在a點的速度。

過b點和O點作直線的垂線，分別與直線交于c和d點。由幾何關(guān)系知，線段和過a、b兩點的軌跡圓弧的兩條半徑（未畫出）圍成一正方形。因此②

設(shè)有幾何關(guān)系得③   ④

聯(lián)立②③④式得

再考慮粒子在電場中的運動。設(shè)電場強度的大小為E，粒子在電場中做類平拋運動。設(shè)其加速度大小為a，由牛頓第二定律和帶電粒子在電場中的受力公式得qE=ma ⑥

粒子在電場方向和直線方向所走的距離均為r，有運動學(xué)公式得

  ⑦   r=vt  ⑧

式中t是粒子在電場中運動的時間。聯(lián)立①⑤⑥⑦⑧式得

考點:考查了帶電粒子在磁場中的運動

點評：做此類型的題目的關(guān)鍵是根據(jù)題目的信息畫出粒子的運動軌跡，然后結(jié)合幾何知識，算出半徑，運用牛頓運動定律解題