如图所示,在边长为2a的正三角形区域内存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场,一个质量为m、电荷量为-q的带电粒子(重力不计)从AB边的中点O以速度v进入磁场,粒子进入磁场时的速度方向
题目
如图所示,在边长为2a的正三角形区域内存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场,一个质量为m、电荷量为-q的带电粒子(重力不计)从AB边的中点O以速度v进入磁场,粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与AB边的夹角为60°,若要使粒子能从AC边穿出磁场,则匀强磁场的大小B需满足( )
A. B>
B. B<
C. B>
D. B<
答案
粒子刚好达到C点时,其运动轨迹与AC相切,如图所示:
则粒子运动的半径为:r=acot30°=
a,
洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律得:
qvB=m
,
解得:r=
,
粒子要能从AC边射出,粒子运行的半径:R>r,
解得:B<
,
故选:B.
作出粒子在磁场中的运动轨迹,结合几何关系得到临界轨迹的轨道半径;再根据牛顿第二定律并结合洛伦兹力提供向心力列式求解.
带电粒子在匀强磁场中的运动;牛顿第二定律;向心力.
本题是考查了粒子在有界磁场中的运动,解题的关键是画出粒子的运动轨迹,运用几何知识求解半径,求出粒子轨道半径后,应用牛顿第二定律即可正确解题.
举一反三
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