题目内容

(18分)如图所示,在x轴下方的区域内存在+y方向的匀强电场,电场强度为E。在x轴上方以原点O为圆心、半径为R的半圆形区域内存在匀强磁场,磁场的方向垂直于xoy平面向外,磁感应强度为B。-y轴上的A点与O点的距离为d,一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子从A点由静止释放,经电场加速后从O点射入磁场,不计粒子的重力。

(1)求粒子在磁场中运动的轨道半径r;
(2)要使粒子进人磁场之后不再经过x轴,求电场强度的取值范围;
(3)改变电场强度,使得粒子经过x轴时与x轴成θ=300的夹角,求此时粒子在磁场中的运动时间t及经过x轴的位置坐标值x0

(1)(2)(3)    

解析试题分析:(1)粒子在电场中加速,由动能定理得: ① -------(2分)  
粒子进入磁场后做圆周运动,有: ② ----(2分)
解得粒子在磁场中运动的半径: ③ -------(2分)
(2)设场强为E0时,粒子离开磁场后恰好不再经过x轴,则离开磁
场时的速度方向与x轴平行,运动情况如图(甲),

易得:               ④ --------(2分)
由③、④式解得:           ⑤ -----------(2分)
因此,场强的范围:    ⑥ -------(1分)
(3)粒子运动情况如图(乙),

由几何关系可得:
                ⑦ -------(2分)
粒子在磁场中的运动周期为:    ⑧--------(1分)
粒子在磁场中的运动周期为:   ⑨--------(1分)
联立②⑥⑦⑧可得:            ⑩--------(1分)

11

 
由图可得粒子经过x轴时的位置横坐标值为:     --------(2分)

考点:带电粒子在电场磁场中的运动

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