(2014•常德二模)在如图所示的平面直角坐标系xOy中,第一象限内存在一个半径为R的圆形匀强磁场区域,磁场的磁感应强度
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解题思路:(1)根据洛伦兹力提供向心力求出粒子在磁场中运动的轨道半径,结合几何关系得出射出磁场时点的位置坐标.

(2)作出粒子在磁场中运动的轨迹图,离开磁场时速度方向与x轴的正方向成30°,结合几何关系求出粒子进入磁场时的位置坐标,根据粒子在磁场中运动的圆心角得出粒子在磁场中运动的时间,结合匀速直线运动的时间求出在第一象限内运动的时间.

(1)粒子从(0,R)射入磁场,轨迹半径为r,洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律有:

qvB=m

v2

r得:r=[mv/qB=R

所以粒子圆心O点,离开磁场时坐标为(R,0),

(2)设粒子从任意位置P射入磁场,从Q点射出磁场,O2为轨迹圆心,O1为磁场圆心.由几何关系可知,四边形O2P O1Q必为菱形,故Q点坐标为(R,0)

故(R,0)为所有射出磁场粒子的射出点坐标.当射出磁场粒子与x轴正方向成300夹角时,作出如图所示轨迹图

由几何关系可知

粒子射入磁场的x坐标为 x=R-Rsin30°

粒子射入磁场的y坐标为 y=R-Rcos30°

所以该粒子射入点坐标为(

R

2],

2−

3

2 R)

粒子在磁场中运动时间t1=[T/12]

T=[2πR/v]

解得t1=[πm/6qB].

粒子做匀速直线运动时间t2=[x/v]

解得t2=[m/2Bq]

在第一象限运动时间t=t1+t2=

(3+π)m

6qB.

答:(1)从(0,R)射入的粒子射出磁场时的位置坐标为(R,0).

(2)离开磁场时速度方向与x轴的正方向成30°的粒子进入磁场时的位置坐标为([R/2],

2−

3

2 R),它在第一象限内运动的时间为

(3+π)m

6qB.

点评:

本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动.

考点点评: 本题考查了带电粒子在磁场中运动问题,关键作出轨迹图,确定圆心、半径和圆心角,本题对数学几何能力的要求较高,需加强训练.

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