要先借助构建直角三角形,然后凭着勾股定理去求解粒子运动半径,接着再联合洛伦兹力提供向心力公式过来计算磁感应强度。
关键步骤
几何关系剖析:粒子运动的轨迹构成直角三角形,当中一条直角边是(r - a),这里的(r)是轨迹半径,另一条直角边是(2a),依据勾股定理:
(r - a)^2 + (2a)^2 = r^2
解得轨迹半径(r = frac{5}{2}a)。
关于半径跟磁感应强度之间的关系,存在这样的情况,处于磁场当中的粒子,它在做匀速圆周运动,此时洛伦兹力发挥作用提供向心力,进而得出了(r = frac{mv}{qB})这个式子。之后将这个式子代入(r = frac{5}{2}a)当中,最终求解出了磁感应强度。
B = frac{2mv}{5qa}

第二问:求速度方向与x轴正切值核心概念
速度偏转角,也就是那个用(theta)表示的,它等同于粒子运动轨迹的圆心角,并且,它还等于2倍的弦切角。
直角三角形里,存在计算过程几何关系,(tantheta)是对边与邻边的比值,对边是(2a),邻边是(r - a),把数据代入,已知(r = frac{5}{2}a),所以(r - a = frac{3}{2}a),于是。
正切值theta等于二倍a除以r - a贝语网校,,r - a等于二分之三倍a,,二倍a除以二分之三倍a等于三分之四。
所对应的那个偏转角,其角度值为(theta = 53^circ)。第三问是,去求处于圆形状态下的磁场最小能够具有的面积核心思路。
当磁场收缩呈现为圆形样貌,并且磁感应强度转变使其成为原来的3倍之时,首先去求取新的轨迹半径,接着再明确轨迹弦长,将以该弦长作为直径的圆确定算作最小磁场区域。
关键步骤

计算新的轨迹半径,磁感应强度变成了原来的3倍,也就是B'等于3B,新半径是速度乘以电量再除以新的磁感应强度,即R_2等于mv除以qB',它也等于原来半径的三分之一,原来的半径r等于二分之五a,将r等于二分之五a代入后可得。
R_2 = frac{5}{6}a
求解轨迹弦长高中物理磁场面积最小,借助相似三角形关系,原轨迹弦长是(sqrt{a^2 + (2a)^2}),其结果为(sqrt{5}a),新弦长为(x),满足(frac{R_2}{r} = frac{x}{sqrt{5}a}),进而解得:
x = frac{sqrt{5}a}{3}
将最小圆形磁场的弦长设为(x),其作为直径高中物理磁场面积最小,最小磁场面积为(S = pileft(frac{x}{2}right)^2) ,令(x = frac{sqrt{5}a}{3}) ,进行代入后可得:
S = frac{5pi a^2}{36}