题目内容
【题目】如图所示,水平虚线AA'和CC'间距为L,中间存在着方向向右且与虛线平行的匀强电场,CC'的下侧存在一半径为R的圆形磁场区域,磁场方向垂直纸面向外(图中未画出),圆形磁场与边界CC'相切于点M。一质量为m、带电量为q(q>0)的粒子由电场上边界AA'上的S点以初速度v0垂直射人电场,一段时间后从M点离开电场进人磁场,粒子进入磁场的速度大小为,且其运动轨迹恰好过圆形磁场的圆心O。粒子所受重力忽略不计,求:
(1)电场强度E的大小;
(2)圆形磁场区域磁感应强度B的大小。
【答案】(1) (2)
【解析】
(1)粒子在整个过程的运动轨迹,如图所示。
粒子在电场从S到M做类平抛运动,在垂直于电场方向
粒子在M点沿着电场方向速度
所以粒子沿着电场方向的位移
粒子从S点到M点,出动能定理
解得
(2)设粒子在M处的速度与电场方向夹角为θ。则
解得
所以三角形OO'M为等腰直角三角形,设带电粒子做匀速圆周运动的半径为r。
由几何关系得
由牛顿第二定律
解得
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