题目内容
【题目】如图所示,在 xOy 坐标平面的第一象限内有一沿 y 轴负方向的匀强电场,在第四象限内有一垂直于平面向里的匀强磁场,现有一质量为m、电量为+q 的粒子(重力不计)从坐标原点 O 射入磁场,其入射方向与x的正方向成 45°角。当粒子运动到电场中坐标为(3L,L)的 P 点处时速度大小为 v0,方向与 x 轴正方向相同。求:
(1)粒子从 O 点射入磁场时的速度 v;
(2)匀强电场的场强 E0 和匀强磁场的磁感应强度 B0。
(3)粒子从 O 点运动到 P 点所用的时间。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
解:(1)若粒子第一次在电场中到达最高点,则其运动轨迹如图所示,粒子在 点时的速度大小为,段为圆周,段为抛物线,根据对称性可知,粒子在点时的速度大小也为,方向与轴正方向成角,可得:
解得:
(2)在粒子从运动到的过程中,由动能定理得:
解得:
又在匀强电场由到的过程中,水平方向的位移为:
竖直方向的位移为:
可得:,
由,故粒子在段圆周运动的半径: 及
解得:
(3)在点时,
设粒子从由到所用时间为,在竖直方向上有:
粒子从点运动到所用的时间为:
则粒子从点运动到点所用的时间为:总
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