Question

如圖3-10所示，在一個圓形區(qū)域內，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60°.一質量為m、帶電荷量為+q的粒子以某一速度從Ⅰ區(qū)的邊緣點A₁處沿與A₁A₃成30°角的方向射入磁場，隨后該粒子以垂直于A₂A₄的方向經過圓心O進入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)中磁感應強度的大�。ê雎粤Ｗ又亓Γ�.

圖3-10

Answer 1

解析：設粒子的入射速度為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A₄點射出，用B₁、B₂、R₁、R₂、T₁、T₂分別表示在磁場Ⅰ、Ⅱ區(qū)磁感應強度、軌道半徑和周期

qvB₁=m①         q vB₂=②

T₁=③     T₂=④

    設圓形區(qū)域的半徑為r，如上圖所示，已知帶電粒子過圓心且垂直A _3A4進入Ⅱ區(qū)磁場，連接A₁A₂，△A₁OA₂為等邊三角形，A₂為帶電粒子在Ⅱ區(qū)磁場中運動軌跡的圓心，其半徑

R₁=A₁A₂=OA₂=r⑤

圓心角∠A₁A₂O=60°，帶電粒子在Ⅰ區(qū)磁場中運動的時間為t₁=T₁⑥

帶電粒子在Ⅱ區(qū)磁場中運動軌跡的圓心在OA₄的中點，即R=r⑦

在Ⅱ區(qū)磁場中運動時間為t₂=T₂⑧

帶電粒子從射入到射出磁場所用的總時間t=t₁+t₂⑨

由以上各式可得B₁=，B₂=.