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24、在半径为R的半圆形区域中有一匀强磁场,磁场的方向垂直于纸面,磁感应强度为B。一质量为m,带有电量q的粒子以一定的速度沿垂直于半圆直径AD方向经P点(APd)射入磁场(不计重力影响)。

(1)如果粒子恰好从A点射出磁场,求入射粒子的速度。

(2)如果粒子经纸面内Q点从磁场中射出,出射方向与半圆在Q点切线的夹角为φ(如图)。求入射粒子的速度。

答案

(1)由于粒子在P点垂直射入磁场,故圆弧轨道的圆心在AP上,AP是直径。

设入射粒子的速度为v1,由洛伦兹力的表达式和牛顿第二定律得:

 ①

由上式解得: ②

(2)设O/是粒子在磁场中圆弧轨道的圆心,连接O/Q,设O/Q=R/

由几何关系得:   ③

 ④

由余弦定理得: ⑤

解得: ⑥

设入射粒子的速度为v,由

解出: ⑦

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