带电粒子在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动的问题由于各种不确定因素引起多解,形成多解的原因有:
1.带电粒子的电性不确定引起多解
受洛仑兹力作用的带电粒子,可能带正电,也可能带负电。当具有相同初速度时,正负粒子在磁场中的转动方向不同,运动轨迹不同,导致形成多解。
例题:如图所示,宽度为d的有界匀强磁场,磁感应强度为B,MM′和NN′是它的两条边界。现有质量为m,电荷量为q的带电粒子沿图示方向垂直磁场射入。要使粒子不能从边界NN′射出,则粒子入射速率v的最大值可能是多少?
【解析】正负电荷不明确,有两解.
2.磁场方向不确定引起多解
由于磁感应强度是矢量。如果题设只给出磁感应强度的大小,而未指出磁场的方向,此时要考虑磁感应强度方向不确定而形成多解。
例题:一质量为m,电荷量为g的负电荷在磁感应强度为的匀强磁场中绕固定的正电荷做匀速圆周运动,若磁场方向垂直于它的运动平面,且作用在负电荷的电场力恰好是磁场力的三倍,则负电荷做圆周运动的角速度可能是(AC)
A.4qB/m
B.3qB/m
C.2qB/m
D.qB/m
【解析】依题中条件“磁场方向垂直于它的运动平面”,磁场方向有两种可能,且这两种可能方向相反。在方向相反的两个匀强磁场中,由左手定则可知负电荷所受的洛伦兹力的方向也是相反的。