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第 2 题

带正电粒子电荷量为 qq、质量为 mm,以速度 vv 垂直进入磁感应强度大小为 BB 的匀强磁场。磁场区域足够容纳圆轨道;忽略重力和相对论效应。(a) 求轨道半径和转向。(b) 求周期和回旋角频率。(c) 粒子离开磁场前沿圆弧运动角度 ϕ\phi(弧度),求所用时间和弧长,并解释时间对 vv 的依赖。所有量均按题目规定的符号约定表示,并注明单位及物理允许范围。前一小问求出的结果可用于后续小问。 解答应写明每一步使用的物理规律与符号约定,并检查所得表达式的量纲是否符合目标物理量。除题目明确给出的理想化条件外,不需引入其他效应;符号均沿用题目定义。若存在极限情形或对称性,也应核对结果是否符合相应条件。 推导中引入的辅助量应在最终答案中换回题目原有符号。请勿混淆各小问给出的条件,并清楚区分初态与末态,或作用原因与产生的结果。 这些约定适用于本题的全部小问。结果应保持符号、数值关系与所选参考方向一致,并且每个结论都应能由已给条件和基本物理定律推出。
T=2πrv=2πmqB,ω=qBmT=\frac{2\pi r}{v}=\frac{2\pi m}{qB},\qquad \omega=\frac{qB}{m}
problems.proof.analysis

一周路程为 2πr2\pi r 且速率恒定。代入半径得周期,再由 2π/T2\pi/T 得角频率。