Question

【題目】（12分）如圖，空間存在方向垂直于紙面（xOy平面）向里的磁場。在x≥0區(qū)域，磁感應強度的大小為B0；x＜0區(qū)域，磁感應強度的大小為λB0（常數λ＞1）。一質量為m、電荷量為q（q＞0）的帶電粒子以速度v0從坐標原點O沿x軸正向射入磁場，此時開始計時，當粒子的速度方向再次沿x軸正向時，求（不計重力）

（1）粒子運動的時間；

（2）粒子與O點間的距離。

Answer 1

【答案】（1）；（2）

【解析】粒子的運動軌跡如圖所示。帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的向心力由洛倫茲力提供，設在 區(qū)域，圓周半徑R1；設在 區(qū)域，圓周半徑R2；由洛倫茲力公式及牛頓運動定律得

①

②

粒子速度方向轉過180o時，所用時間t1為

③

粒子再轉過180o時，所用時間t2為

④

聯立①②③④式得，所求時間

⑤

（2）由幾何關系及①②式得，所求距離為

⑥