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精英家教网如图所示,在第一象限存在垂直纸面向里大小为B的无限大的匀强磁场,一个质量为m,电量为q带正电的粒子从坐标原点O处以v进人磁场,粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场,且与x轴正方向成30.角,不计重力,则粒子在磁场中运动的时间和半径为(  )
A、t=
2πm
3Bq
B、t=
πm
3Bq
C、R=
mv
Bq
D、R=
2mv
3Bq
分析:粒子垂直进入磁场,由洛伦兹力提供向心力,做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律求解轨道半径R.
画出粒子在磁场中的轨迹图,得到粒子在磁场中偏转的圆心角,从而求得场中的运动时间.
解答:解:洛伦兹力提供向心力:qvB=
mv2
R

所以:R=
mv
qB
,故C正确,D错误;
如下图粒子运动轨迹,由图可得粒子在磁场中偏转的圆心角θ=120°
故粒子在磁场中运动时间由t=
θ
T
,可得t=
2πm
3qB
,故A正确,B错误
故选:AC.
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点评:求带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的时间,常常根据t=
θ
T
,θ是轨迹的圆心角,根据几何知识,轨迹的圆心角等于速度的偏向角.
练习册系列答案
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(2011?南县模拟)如图所示,在第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场,一对正、负电子分别以相同速度沿与x轴成30°角从原点垂直射入磁场,则正、负电子在磁场中运动时间之比为(  )

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如图所示,在第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场,一对正、负电子分别以相同速度沿与x轴成60°角从原点射入磁场,则正、负电子在磁场中运动时间之比为(  )

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如图所示,在第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场,一对质量和电荷量均相等的正、负离子(不计重力)分别以相同速度沿与x轴成30°角从原点射入磁场,则正、负离子在磁场中(  )

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(2013?山西模拟)如图所示,在第一象限0<x<6cm的范围内,有一方向垂直于纸面向外、磁感应强度大小为B1=0.8T的圆形匀强磁场区域(图中未画出),在x>6cm的范围内有沿y轴负方向的匀强电场;第三、四象限内有垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度B2的大小未知.一个质量m=8.0×10-l2kg、电荷量q=2.0×l0-6C的带正电的粒子,以v0=4.0×l03m/s的速度从坐标原点O沿与x轴正方向成60°角射出,经圆形匀强磁场区域后平行x轴方向到达C(6cm,4cm )点,之后从C点垂直电场方向射入匀强电场中,并从D点沿与x轴正方向成45°角进入匀强磁场B2中,最后恰好能返回到O点.不计带电粒子的重力,求:
(1)匀强电场的电场强度E的大小;
(2)匀强磁场的磁感位强度B2的大小;
(3)圆形磁场区域的最小面积S0

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