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如图所示,有界匀强磁场边界线SP∥MN,速率不同的同种带电粒子(重力不计)从S 点沿SP方向同时射入磁场.其中

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:物理作业 时间:2024/05/13 23:32:02
如图所示,有界匀强磁场边界线SP∥MN,速率不同的同种带电粒子(重力不计)从S 点沿SP方向同时射入磁场.其中穿过a点的粒子速度v1与MN垂直,穿过b点的粒子速度v2与MN成60°角,设两粒子从S到a、b所需时间分别为t1和t2

(1)在图上画出两粒子的运动轨迹;
(2)求v1:v2
(3)求t1:t2
(1)根据题意,在图上画出两粒子的运动轨迹如图:
(2)设SP与MN之间的距离为d,由图可得从a点射出的粒子的半径:r1=d
从b点射出的粒子:
r2−d
r2=cos60°所以:r2=2d
粒子在磁场中做圆周运动,洛伦兹力提供向心力,得:qvB=
mv2
r
即:v=
qBr
m
所以:
v1
v2=
r1
r2=
1
2
(3)粒子在磁场中运动的周期的公式为T=
2πr
v=
2πm
qB,由此可知,粒子的运动的时间与粒子的速度的大小无关,所以粒子在磁场中的周期相同,由粒子的运动的轨迹可知,通过a点的粒子的偏转角为90°,通过b点的粒子的偏转角为60°,所以通过a点的粒子的运动的时间为
1
4T,通过b点的粒子的运动的时间为
1
6T,所以从S到a、b所需时间
t1
t2=
3
2,
答:(1)在图上画出两粒子的运动轨迹如图;(2)
v1
v2=
1
2;(3)
t1
t2=
3
2.
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