在一个水平放置的、半径为r的圆形管道内存在着匀强磁场,磁感强度大小为B,方向如图所示.管道轴线左端为O点,右端为O’点,OO’=l.一个质量为m、带电量为+q的质点沿管道轴线

◎ 题目

在一个水平放置的、半径为r的圆形管道内存在着匀强磁场,磁感强度大小为B,方向如图所示.管道轴线左端为O点,右端为O’点,OO’=l.一个质量为m、带电量为+q的质点沿管道轴线从左边射入,经过O点时速度大小为v,方向指向O’点.要使质点在运动过程中能经过O’点,讨论速度v的可能取值.

◎ 答案

,则v0只能取唯一值,即
,则v0可取之间的任意值.

◎ 解析


如果质点进入磁场后受力平衡,则质点做匀速直线运动,此时速度为v01
mg=Bqv01
若质点初速v0≠v01,则可以把v0分解为同一直线上的两个速度,即
v0=v01+v0’(v0’可正可负)
质点的运动可以看作两个运动的合运动,一个是以v01作匀速直线运动,另一个是速率为v0’的匀速圆周运动.半径周期
要能通过O’点,必须满足nT=l/v01(n=1,2,3…)
又,为了不使质点运动时与管壁相碰,应满足r>2R,即
结论:若,则v0只能取唯一值,即
,则v0可取之间的任意值.

◎ 知识点

    专家分析,试题“在一个水平放置的、半径为r的圆形管道内存在着匀强磁场,磁感强度大小为B,方向如图所示.管道轴线左端为O点,右端为O’点,OO’=l.一个质量为m、带电量为+q的质点沿管道轴线…”主要考查了你对  【磁场对运动电荷的作用:洛伦兹力、左手定则】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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