题目内容

如图在xOy坐标系第Ⅰ象限,磁场方向垂直xOy平面向里,磁感应强度大小均为B=1.0T ;电场方向水平向右,电场强度大小均为E= N/C。一个质量m=2.0×10-7kg,电荷量q=2.0×10-6C的带正电微粒从x轴上P点以速度v0射入第Ⅰ象限,恰好在xOy平面中做匀速直线运动。0.10s后改变电场强度大小和方向,带电粒子在xOy平面内做匀速圆周运动,取g=10m/s2。求:

(1)带电粒子在xOy平面内做匀速直线运动的速度v0大小和方向;

(2)带电粒子在xOy平面内做匀速圆周运动时电场强度的大小和方向;

(3)若匀速圆周运动时未离开第Ⅰ象限,x轴上入射P点应满足何条件?

 

【答案】

解:(1)如图粒子在复合场中做匀速直线运动,设速度v0与x轴夹角为θ,依题意得:粒子合力为零。

    

由平衡条件可知:洛伦兹力 =4. 0×10-6

由f=qvB得 (1分) v0=2 m/s   

    (1分)    θ=60°  

  速度v0大小2 m/s,方向斜向上与x轴夹角为60°

(2) 带电粒子在xOy平面内做匀速圆周运动时,电场力F必须与重力平衡,洛伦兹力提供向心力。故电场强度 (2分)     方向竖直向上(1分)

(3) PQ匀速直线运动,PQ=v0t=0.2 m     (1分)

洛伦兹力提供向心力    (2分)      整理并代入数据得R= 0.2 m (1分)

粒子做圆周运动的圆心距x轴的距离为(1分)

所以带电粒子匀速圆周运动恰好未离开第1象限时,圆弧左边与y轴相切N点。      (1分)

由几何知识得OP =R+Rsin60°-PQcos60°=0.27 m     (2分)x轴上入射P点离O点距离至少为0.27 m  (1分)

【解析】略

 

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