(全国卷1)26.(21分)如下图,在区域内存在与xy平面垂直的匀强磁场,磁感应强度的大小为B.在t=0时刻,一位于坐标原点的粒子源在xy平面内发射出大量同种带电粒子,所有粒子的初速度大小相同,方向与y轴正方向的夹角分布在0~180°范围内。已知沿y轴正方向发射的粒子在时刻刚好从磁场边界上点离开磁场。求:
粒子在磁场中做圆周运动的半径R及粒子的比荷q/m;
此时刻仍在磁场中的粒子的初速度方向与y轴正方向夹角的取值范围;
从粒子发射到全部粒子离开磁场所用的时间。
【答案】⑴
⑵速度与y轴的正方向的夹角范围是60°到120°
⑶从粒子发射到全部离开所用 时间 为
【解析】 ⑴粒子沿y轴的正方向进入磁场,从P点经过做OP的垂直平分线与x轴的交点为圆心,根据直角三角形有
解得
,则粒子做圆周运动的的圆心角为120°,周期为
粒子做圆周运动的向心力由洛仑兹力提供,根据牛顿第二定律得
,,化简得 |