(三)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
带电粒子的比荷。
设带电粒子的质量为m,电荷量为q,加速后的速度大小为v。由动能定理有
设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r,由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有
由几何关系知
联立①②③式得
带电粒子从射入磁场到运动至x轴的时间。
由几何关系知,带电粒子射入磁场后运动到x轴所经过的路程为
带电粒子从射入磁场到运动至x轴的时间为
联立②④⑤⑥式得