题目内容
【题目】如图所示,在平面直角坐标系内,第Ⅰ象限存在沿轴负方向的匀强电场,第Ⅳ象限以ON为直径的半圆形区域内,存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B;一质量为、电荷量为的带正电的粒子,自轴正半轴上处的点,以速度垂直于轴射入电场,经轴上处的P点进入磁场,最后垂直于轴的方向射出磁场。不计粒子重力,求:
(1)电场强度大小;
(2)粒子在磁场中运动的轨道半径;
(3)粒子在磁场中运动的时间。
【答案】(1)(2)(3)
【解析】
(1)设粒子在电场中运动的时间为,根据类平抛规律有:,
根据牛顿第二定律可得:
联立解得:
(2)粒子进入磁场时沿y方向的速度大小:
由以上式子解得:
则,速度方向与x轴成角
粒子进入磁场时的速度:
根据洛伦兹力提供向心力可得:
解得:
(3)粒子在磁场中运动的周期:,粒子的轨迹图如下:
据几何关系知粒子在磁场中做圆周运动的圆心角为135°
粒子在磁场中运动的时间:
解得:
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