题目内容
(2011?株洲一模)在竖直平面内,以虚线为界分布着如图所示的匀强电场和匀强磁场,其中匀强电场方向向下,大小为E;匀强磁场垂直纸面向里,磁感应强度大小为B.虚线与水平线之间的夹角为θ=45°,一带电粒子以速度v0水平射入匀强磁场,已知带负电粒子电荷量为q,质量为m,(重力忽略不计,电场、磁场区域足够大).
(1)求带电粒子第1次通过虚线时距O点的距离?
(2)求带电粒子第3次通过虚线时所经历的时间?
(3)求带电粒子第4次通过虚线时距O点的距离?
(1)求带电粒子第1次通过虚线时距O点的距离?
(2)求带电粒子第3次通过虚线时所经历的时间?
(3)求带电粒子第4次通过虚线时距O点的距离?
分析:(1)带电粒子在磁场中受到洛伦兹力作用做匀速圆周运动,画出轨迹,由牛顿第二定律求出轨迹半径,由几何知识求出电粒子第1次通过虚线时距O点的距离.
(2)根据轨迹,确定出带电粒子在磁场中轨迹对应的圆心角,求出时间.在电场中,由牛顿第二定律和运动学公式结合求出时间,即可得到总时间.
(3)带电粒子第3次通过虚线进入电场时做类平抛运动,由运动学公式求出粒子第4次通过虚线时距O点的距离.
(2)根据轨迹,确定出带电粒子在磁场中轨迹对应的圆心角,求出时间.在电场中,由牛顿第二定律和运动学公式结合求出时间,即可得到总时间.
(3)带电粒子第3次通过虚线进入电场时做类平抛运动,由运动学公式求出粒子第4次通过虚线时距O点的距离.
解答:解:如图所示:
(1)由qvB=m
得,r=
由几何知识得x=
r=
(2)根据轨迹得知带电粒子第1次轨迹所对应的圆心角等于90°
在磁场中运动时间为t1=
T=
在电场中 a=
运动时间为t2=
=
再一次在磁场中运动 t3=
T=
所以总时间t=
+
(3)再次进入电场中做类平抛运动
x2=v0t4
y=
at42
又 x2=y
得x2=
所以距离O点距离为△x=
-
答:
(1)带电粒子第1次通过虚线时距O点的距离是
.
(2)带电粒子第3次通过虚线时所经历的时间是
+
(3)带电粒子第4次通过虚线时距O点的距离是
-
.
(1)由qvB=m
| ||
r |
mv0 |
Bq |
由几何知识得x=
2 |
| ||
Bq |
(2)根据轨迹得知带电粒子第1次轨迹所对应的圆心角等于90°
在磁场中运动时间为t1=
1 |
4 |
πm |
2Bq |
在电场中 a=
qE |
m |
运动时间为t2=
2v0 |
a |
2mv0 |
qE |
再一次在磁场中运动 t3=
3 |
4 |
3πm |
2Bq |
所以总时间t=
2πm |
qB |
2mv0 |
qE |
(3)再次进入电场中做类平抛运动
x2=v0t4
y=
1 |
2 |
又 x2=y
得x2=
2m
| ||
qE |
所以距离O点距离为△x=
2
| ||
qB |
2
| ||||
qE |
答:
(1)带电粒子第1次通过虚线时距O点的距离是
| ||
Bq |
(2)带电粒子第3次通过虚线时所经历的时间是
2πm |
qB |
2mv0 |
qE |
(3)带电粒子第4次通过虚线时距O点的距离是
2
| ||
qB |
2
| ||||
qE |
点评:本题的解题关键是画出轨迹,根据几何知识求出距离与半径,确定轨迹的圆心角,计算时间与周期的关系.
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