如图,在直角三角形OPN区域内存在匀强磁场,磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外。一带正电的粒子从静止开始经电压U加速后,沿平行于x辅的方向射入磁场;一段时间后,该粒子在OP边上某点以垂直于x轴的方向射出。已知O点为坐标原点,N点在y轴上,OP与x轴的夹角为30°,粒子进入磁场的入射点与离开磁场的出射点之间的距离为d,不计重力,求
(1)带电粒子的比荷。
(2)带电粒子从射入磁场到运动至x轴的时间。
解析:根据题意,做出带电粒子的运动轨迹,如下图所示。
(1)带电粒子的比荷。
由几何关系:R²+R²=d²
带电粒子在电压U加速过程中:Uq=1⁄2mv²
带电粒子在磁场中做匀速圆周运动:Bqv=mv²/R
联立以上三式可得
(2)带电粒子从射入磁场到运动至x轴的时间。
带电粒子在整个过程中做匀速率运动,根据几何关系有运动的路程
运动的时间t=s/v
联立以上各式可得