题目内容

【题目】如图所示,在x轴上方有垂直xoy平面向里的匀强磁场,磁感应强度为B1=B0,在x轴下方有交替分布的匀强电场和匀强磁场,匀强电场平行于y轴,匀强磁场B2=2B0垂直于xoy平面,图象如图所示。一质量为m,电量为-q的粒子在时刻沿着与y轴正方向成60°角方向从A点射入磁场,时第一次到达x轴,并且速度垂直于x轴经过C点,C与原点O的距离为3L。第二次到达x轴时经过x轴上的D点,D与原点O的距离为4L。(不计粒子重力,电场和磁场互不影响,结果用B0、m、q、L表示。)

(1)求此粒子从A点射出时的速度υ0

(2)求电场强度E0的大小和方向

(3)粒子在时到达M点,求M点坐标。

【答案】(1)(2)(3)(9L,

【解析】

试题分析:(1)设粒子在磁场中做圆周运动的半径为R1,由牛顿第二定律得

根据题意由几何关系可得

联立

(2)粒子在第一象限磁场中运动的周期设为T1,可得

粒子在第四象限磁场中运动的周期设为T2,可得

根据题意由几何关系可得

可得

综上可以判断3t0—4 t0粒子在第四象限的磁场中刚好运动半个周期,半径为

由牛顿第二定律得

2 t0—3 t0,粒子做匀减速直线运动,

qE=ma

综上解得

(3)由题意知,粒子在8 t0时刚在第四象限做完半个圆周运动,

x=9L

粒子在电场中减速运动的时间为t0,由运动学公式可得

联立 可解得

联立可得M点的坐标为

(9L,

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