1.如图所示,直线MN的上方存在着垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场。现有一质量为m、带电荷量为+q的粒子在纸面内以某一速度从A点射出,其方向与MN成30°角,A点到MN的距离为d,带电粒子所受的重力不计。求:
(1)当v满足什么条件时,粒子能回到A点;
(2)粒子在磁场中运动的时间t。
[解析] (1)粒子运动轨迹如图所示,设粒子在磁场中运动的轨道半径为r,
由图中的几何关系可知r==2d
由牛顿第二定律有Bqv=m
联立解得v=。
(2)由图可知,粒子在磁场中运动的轨迹所对的圆心角为300°,所以t=T=。
[答案] (1) (2)
二、带电粒子在圆形边界匀强磁场中的运动
1.在圆形匀强磁场区域内,沿径向对准磁场圆心射入的粒子一定沿径向射出。
如图所示,磁场圆半径为R,粒子轨迹圆半径为r,带电粒子从P点对准磁场圆心O射入,由几何知识容易证明粒子从Q点飞出的速度方向的反向延长线必过磁场圆心O点。
2.带电粒子入射方向偏离圆形匀强磁场圆心射入的问题
处理这类问题时一定要分清磁场圆和轨迹圆,并要注意区分轨迹圆的圆心和圆形边界匀强磁场的圆心。
(1)当粒子沿图甲所示轨迹运动时,粒子在磁场中运动时间最长、速度偏转角最大。