在以坐标原点O为圆心、半径为r的圆形区域内,存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场,如图所示.一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x轴的交点A处以速度v沿-x方向射入磁场,恰好从磁场边界与y轴的交点C处沿+y方向飞出.(1)请判断该粒子带何种电荷,并求出其比荷qm;(2)若磁场的方向和所在空间范围不变,而磁感应强度的大小变为B’,该粒子仍从A处以相同的速度射入磁场,但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向最大改变了106°角,求磁感应强度B′的范围是多大?(tan53°=43)

问题描述:

在以坐标原点O为圆心、半径为r的圆形区域内,存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场,如图所示.一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x轴的交点A处以速度v沿-x方向射入磁场,恰好从磁场边界与y轴的交点C处沿+y方向飞出.

(1)请判断该粒子带何种电荷,并求出其比荷

q
m

(2)若磁场的方向和所在空间范围不变,而磁感应强度的大小变为B’,该粒子仍从A处以相同的速度射入磁场,但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向最大改变了106°角,求磁感应强度B′的范围是多大?(tan53°=
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(1)由粒子的飞行轨迹,利用左手定则可知,该粒子带负电荷.粒子由A点沿-x方向射入,由C点沿+y方向飞出,其速度方向改变了90°,则粒子轨迹半径有:R=r洛伦兹力提供向心力,则有:qvB=mv2R=mv2r则粒子的比荷为:qm...
答案解析:(1)根据偏转方向,利用左手定则判断粒子的电性,由几何关系找出轨道半径与磁场区域半径的关系,由公式qvB=m

v2
R
可得出粒子的比荷.
(2)因偏转角越大,半径会越小,由qvB=m
v2
R
可知磁感应强度会越大.做出偏转角为106°时的运动轨迹,由几何关系得知此时的轨迹半径,可求出此时的磁场的磁感应强度,为最大值.
考试点:带电粒子在匀强磁场中的运动.

知识点:该题考察了带电粒子在有界磁场中的偏转,解决此类题的关键是通过几何关系正确的找出粒子的运动半径,结合公式qvB=m
v2
R
可得知磁场的变化.