题目内容

(2013河南平顶山期末)如图所示,在xoy平面内的第一象限有一以PQ为边界、沿y轴负向的匀强电场E,在第四象限有垂直于xoy平面的匀强磁场B。某时有质量和电荷量均为mq的正粒子ab同时从P点以垂直于y轴的速度进入电场,速度大小分别为v02v0,b粒子从Q点进入磁场。 P、Q的坐标分别是(0l)、(2l0)。不计重力,不考虑粒子间的相互作用和可能发生的碰撞。

(1)求电场强度E的大小。

(2)调节磁感应强度B使粒子b首次在磁场中运动的时间跟在电场中运动的时间相等,设这一时间为TO,求TO及对应的磁感应强度B。

(3)在保持上述磁感应强度不变的情况下,求当a、b中的一个粒子第二次到达x轴时另一粒子的y坐标,最终表达式的系数保留一位小数即可。

(半角公式)

解析:(18分)

(1)    以b为对象可知,

    (2分)     

        (2分)

 且y=lx=2l     

解得:(2分)

(3)设粒子离开电场时速度方向与x轴夹角为为

即与x轴夹角为为450(1分)

a粒子在电场中运动时间: 

a粒子离开电场运动到x轴的时间:

a粒子从P点运动到x轴的时间:(1分)

故:a粒子比b粒子晚进入磁场的时间:

b粒子离开磁场到达x轴时,a在磁场中运动了,即到达图中的R点

a进入磁场的速度(1分)

得:(1分)

(1分)

R的y坐标为:y=ra(cos45°-cos22.5°)=-0.2l(1分)

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