例3、如图3-6-2所示,在y<0的区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直平面并指向纸面外,磁感应强度为B.一带正电的粒子(不计重力)以速度v0从O点射入磁场,入射方向在xy平面内,与x轴正向的夹角为θ.若粒子射出磁场的位置与O点的距离为,求该粒子的电荷量与质量之比q/m.
解析:洛伦兹力提供向心力Bqv=mv2/r......①
几何关系如图3-6-3所示,l/2=rsinθ......②
整理得q/m=2v0sinθ/lB......③
拓展:涉及带电粒子在匀强磁场中的圆周运动问题时,正确分析出几何关系是重点,为此解题过程必须作图分析。如图3-6-4为一金属圆筒的横截面,半径R,筒内有匀强磁场,磁场方向垂直纸面,磁感强度为B,磁场下面有一匀强电场,一个质量为m(重力不计)、带电量为 q的电荷,在电场作用下,沿图示轨迹由静止开始从A点运动到B点,在磁场中,速度方向偏转了600,求加速电场两极间的电压.
[参考答案:U=3B2R2q/2m]
【能力训练】
1、质子和粒子在同一匀强磁场中做半径相同的圆周运动.由此可知质子的动能E1和粒子的动能E2之比E1:E2等于( B )
(A)4:1 (B)1:1 (C)1:2 (D)2:1
2、一带电粒子磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动,如果它又顺利进入另一磁感应强度为2B的匀强磁场,则( BD )
(A)粒子的速率加倍,周期减半
(B)粒子的速率不变,轨道半径减小
(C)粒子的速率减半,轨道半径减为原的1/4
(D)粒子的速率不变,周期减半
3、在如图3-6-5所示的匀强磁场中,有一束质量不同的、速率不同的一价正离子,从同一点P沿同一方向射入磁场,它们中能够到达屏上同一点Q的粒子必须具有( D )
(A)相同的速率
(B)相同的质量
(C)相同的动量
(D)相同的动能
4、如图3-6-6所示,在虚线所包围的圆形区域内,有方向垂直于圆面向里