如图所示,一带负电的质点从x轴上的A点以恒定的速率v0沿与x轴成30°

如图所示,一带负电的质点从x轴上的A点以恒定的速率v0沿与x轴成30°角的方向进入匀强磁场,在同一平面内运动到达x轴上的B点,其轨迹如下图所示,图中x轴上方的轨迹都是半径为R的圆弧,下方都是半径为r的圆弧,Rr,从A点到达B点时,一共经过x轴2N次(不含出发点AN为正整数),不计质点的重力。求:

(1)试尽可能完整地描述磁场的分布情况。

(2)此质点沿x轴方向由A运动到B的平均速度的大小。

答案

(1)①根据带负电质点运动轨迹和速度方向,由左手定则判定可知x轴上、下方磁场方向均垂直纸面向里。

②在x轴上方有:qv0B=

x轴下方有:qv0B =

所以=,即x轴上方磁感应强度是下方的倍

(2)由AB,带电质点在x轴上方运动了N圆弧,在x轴下方运动了N圆弧,x1 =N·2Rsin30°=NR,   x2 =N·2rsin30°=Nr

Δx =x1-x2=N(R-r)

带电质点在x轴上方运动的时间t1=N·T1

x轴下方运动的时间t2=N·T2

T1=  T2 =

Δt =t1+t2= (R+5r))

所以v = =

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