Question

图8－2－31(a) 所示的xOy平面处于匀强磁场中，磁场方向与xOy平面(纸面)垂直，磁感应强度B随时间t变化的周期为T，变化图线如图(b)所示．当B为＋B₀时，磁感应强度方向指向纸外．在坐标原点O有一带正电的粒子P，其电荷量与质量之比恰好等于.不计重力．设P在某时刻t₀以某一初速度沿y轴正向从O点开始运动，将它经过时间T到达的点记为A.

图8－2－31

(1)若t₀＝0，则直线OA与x轴的夹角是多少？

(2)若t₀＝，则直线OA与x轴的夹角是多少？

　　　             　(a)　　　　　　　　(b)

Answer 1

解析　(1)设粒子P的质量\，电荷量与初速度分别为m\，q与v，粒子P在洛伦兹力作用下，在xOy平面内做圆周运动，分别用R与T′表示圆周的半径和运动周期，则有

qvB₀＝m()²R①

v＝②

由①②式与已知条件得T′＝T

粒子P在t＝0到t＝时间内，沿顺时针方向运动半个圆周，到达x轴上B点，此时磁场方向反转；继而，在t＝到t＝T时间内，沿逆时针方向运动半个圆周，到达x轴上A点，如图所示．OA与x轴的夹角θ＝0

(2)粒子P在t₀＝时刻开始运动，在t＝到t＝时间内，沿顺时针方向运动个圆周，到达C点，此时磁场方向反转；继而，在t＝到t＝T时间内，沿逆时针方向运动半个圆周，到达B点，此时磁场方向再次反转；在t＝T到t＝时间内，沿顺时针方向运动个圆周，到达A点，如图所示．由几何关系可知，A点在y轴上，即OA与x轴的夹角θ＝

答案　(1)0　(2)