解析:设垂直于纸面向里的磁场方向为正方向。
(1)正离子射入磁场,洛伦兹力提供向心力:
B0qv0=m①
做匀速圆周运动的周期T0=②
联立①②两式得磁感应强度B0=。
(2)要使正离子从O′孔垂直于N板射出磁场,v0的方向应如图所示,两板之间正离子只运动一个周期即T0时,有r=。当两板之间正离子运动n个周期即nT0时,有r=(n=1,2,3,...)。
联立求解,得正离子的速度的可能值为
v0==(n=1,2,3,...)。
答案:(1) (2)(n=1,2,3,...)
题后反思:解题中,除了要灵活运用圆周运动的规律外,还要注意到电荷受各种因素的制约,往往不是唯一的解,这就要求同学们必须深刻理解题意,挖掘隐含条件,分析不确定因素,力求解答准确、完整。
例4 点拨:根据质点在不同区域内的运动特点和受力特点画出轨迹,分别利用类平抛和圆周运动的分析方法列方程求解。
解析:(1)质点在磁场中的轨迹为一圆弧。由于质点飞离磁场时,速度垂直于OC,故圆弧的圆心在OC上。依题意,质点轨迹与x轴的交点为A,过A点作与A点的速度方向垂直的直线,与OC交于O′。如图所示,由几何关系知,AO′垂直于OC,O′是圆弧的圆心。
设圆弧的半径为r,则有
r=dsin φ①
由洛伦兹力公式和牛顿第二定律得
qvB=m②
将①式代入②式,得v=sin φ。③
(2)质点在电场中的运动为类平抛运动。设质点射入电场的速度为v0,在电场中的加