きさは
122. 〈一様な磁場内の荷電粒子の運動〉
真空中にx軸, y 軸, z軸をとる。 図1のように xy平面を紙面上
にとると,軸の正の向きは紙面に垂直で,裏から表への向きとな
る。y軸の正の向きに磁束密度の大きさ B[T] の一様な磁場が存在
する。この磁場中における, 質量m[kg], 電気量 Q [C] (Q>0) の
荷電粒子Aの運動を考える。 重力の影響はないものとして,次の問
いに答えよ。
図 1
荷電粒子Aを原点Oからx軸の正の向きに初速度の大きさ” [m/s] で打ち出したところ
荷電粒子Aは円運動を行った。
(1) 原点Oから打ち出された直後の荷電粒子Aが磁場から受ける力の大きさを,m, Q, B, u
のうち必要なものを用いて表せ。 また, その向きを答えよ。
(2) 荷電粒子Aの円運動の ①
②
3
Z4
4
ZA
軌跡を表す図として最も
適切なものを,図2の①
~④から1つ選べ。 ただ
し、 図2の軌跡にそえた
矢印は荷電粒子Aの運動
x
x
図2
の向きを表している。 また, 図2の①,②では,軸は紙面に垂直で, 裏から表の向きを正
の向きとしている。 図2の③ ④ では, y軸は紙面に垂直で、表から裏の向きを正の向き
としている。
(3)荷電粒子Aの円運動の半径および周期を,m, Q, B, ひのうち必要なものを用いてそれぞ
れ表せ。