题目内容

【题目】如图所示,在直角坐标系xOy中,第一象限内有沿y轴负向的匀强电场,场强大小为E,第四象限内有垂直xOy平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B。现有一正粒子从y轴上坐标为(0,h)P点,沿x轴正向射入第一象限,能通过x轴上坐标为(7h,0)Q点。已知粒子的比荷满足关系:,不计粒子重力,求粒子在P点入射速度的所有可能值(E,B表示)。

【答案】

【解析】

设粒子入射的速度为v0,粒子从P点到达x轴上a点,历时t,水平位移x1,由粒子做平抛运动,有:

x1=v0t

到达a点时竖直速度大小为

到达a点速度大小为v:

到达a点时速度vx轴正向夹角为θ;从a点经磁场做半径为r的匀速圆周运动,回到x轴上b点,b、a间的水平距离为x2,如图,有

要粒子通过x轴上坐标为(7h,0)的Q点,需满足

解得

①若通过Q点速度方向为右下,则需满足: n=1,2,3,……

解得

n=1时,

n=2时,

②若通过Q点速度方向为右上,则需满足: n=1,2,3,……

解得

n=1时,

n=2时,

综上所述,粒子入射速度有4个值,分别为:

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