题目内容
【题目】如图所示,Oxy为直角坐标系,在-d≤x≤o范圈内有沿+y方向的匀强电场,场强大小为E;在x≤-d和x≥0范圈内有方向均垂直于Oxy平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小均为B。一带正电的粒子从(-d,0)处沿x轴正方向以速度V0射入电场,从y轴上的P1(0, )点第一次离开电场,从y轴上的M1(0,d)点第二次进入电场。不计粒子的重力。求
(1)电场强度E和磁感应强度B的比值;
(2)粒子第3次在右侧磁场(x≥0)运动的过程中,到y轴的最远距离。
【答案】
【解析】(1)粒子第1次在电场中运动,加速度大小
通过电场的时间
沿+y方向的位移
联立解得
粒子第1次进入右侧的磁场时,设速度v的偏向角为,速度
在右侧磁场中,粒子第1次做圆周运动的半径
在右侧磁场中,粒子第1次运动的入射点和出射点间的距离
由题意
联立解得,故
(2)粒子在电场中运动时,因电场力沿+y方向,故粒子速度的水平分量恒为,根据可知,粒子每次在电场中运动的时间均相同,而粒子每次在电场运动的加速度不变,根据对称性,可将粒子在电场中的运动累积起来,等效为粒子在电场中以水平初速度做类平抛运动。
粒子第n此通过y轴进入右侧磁场时,设沿+y方向的速度分量为,速度方向与x轴的即将为,则,n=1,2,3……
,由②③解得
由以上三式解得
由(1)中的、、解得
由可知,粒子每次进出磁场的均相同,则
粒子第n次在右侧磁场中运动,到y轴最远的距离
联立解得
当n=3时,
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