Question

如圖所示，在一個圓形區(qū)域內(nèi)，兩個方向相反且都垂直于紙面的勻強磁場分布在以直徑A₂A₄為邊界的兩個半圓形區(qū)域Ⅰ、Ⅱ中，A₂A₄與A₁A₃的夾角為60º。一質(zhì)量為m的帶電量為+q的粒子以某一速度從Ⅰ區(qū)的邊緣點A₁處沿與A₁A₃成30º角的方向射入磁場，隨后該粒子以垂直于A₂A₄的方向經(jīng)過圓心O進(jìn)入Ⅱ區(qū)，最后再從A₄處射出磁場。已知該粒子從射入到射出磁場所用的時間為t，求Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)中磁感應(yīng)強度的大小（忽略粒子重力）。

Answer 1

     

試題分析：設(shè)粒子的入射速度為v，已知粒子帶正電，故它在磁場中先順時針做圓周運動，再逆時針做圓周運動，最后從點射出，用、、、、、分別表示在磁場I區(qū)和II區(qū)中磁感應(yīng)強度、軌道半徑和周期則
        
    

設(shè)圓形區(qū)域的半徑為r。如圖所示，已知帶電粒子過圓心且垂直進(jìn)入II區(qū)磁場.連接，為等邊三角形，為帶電粒子在I區(qū)磁場中運動軌跡的圓心，其軌跡的半徑          
圓心角，帶電粒子在I區(qū)磁場中運動的時間為
               
帶電粒子在II區(qū)磁場中運動軌跡的圓心在的中點，即
                  
在II區(qū)磁場中運動的時間為
                  
帶電粒子從射入到射出磁場所用的總時間
                  
由以上各式可得
                  
                  
點評：帶電粒子在磁場中的運動，一般可先確定圓心求出半徑，再由洛侖茲力充當(dāng)向心力及圓周運動的規(guī)律求解。