Question

14．如圖所示，圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，一個(gè)帶電粒子以速度v從A點(diǎn)沿直徑AOB方向射入磁場，經(jīng)過△t時(shí)間從C點(diǎn)射出磁場，OC與OB成60°角，現(xiàn)將帶點(diǎn)粒子的速度變?yōu)?\frac{v}{3}$，仍從A點(diǎn)沿原方向射入磁場，不計(jì)重力，則粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間變?yōu)椋ā　。?table class="qanwser">A．3△tB．$\frac{1}{2}$△tC．2△tD．$\frac{1}{3}$△t

Answer 1

分析 粒子在勻強(qiáng)磁場做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)周期T=$\frac{2πm}{qB}$，與粒子速度大小無關(guān)，可見，要計(jì)算粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，只要求得它在磁場中運(yùn)動(dòng)軌跡對應(yīng)的圓心角，就可得到所用的時(shí)間．

解答 解：設(shè)圓形磁場區(qū)域的半徑是R，
以速度v射入時(shí)，半徑r₁=$\frac{mv}{qB}$，
根據(jù)幾何關(guān)系可知，$\frac{{r}_{1}}{R}$=tan60°，所以r₁=$\sqrt{3}R$；
運(yùn)動(dòng)時(shí)間△t=$\frac{60°}{360°}$T=$\frac{1}{6}T$；
以速度$\frac{v}{3}$射入時(shí)，半徑r₂=$\frac{m•\frac{v}{3}}{qB}$=$\frac{1}{3}{r}_{1}$=$\frac{\sqrt{3}}{3}R$
設(shè)第二次射入時(shí)的圓心角為θ，根據(jù)幾何關(guān)系可知：
tan$\frac{θ}{2}$=$\frac{R}{{r}_{2}}$=$\sqrt{3}$
所以 θ=120°
則第二次運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為：t=′$\frac{θ}{2π}$T=$\frac{120°}{360°}$T=$\frac{1}{3}T$=2△t
故選：C

點(diǎn)評 帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的題目解題基本步驟為：定圓心、畫軌跡、求半徑，同時(shí)還利用圓弧的幾何關(guān)系來幫助解題．