题目内容

(18分)如图,空间存在匀强电场和匀强磁场,电场方向为y轴正方向,磁场方向垂直于xy平面(纸面)向外,电场和磁场都可以随意加上或撤除,重新加上的电场或磁场与撤除前的一样.一带正电荷的粒子从P(x=0,y=h)点以一定的速度平行于x轴正向入射.这时若只有磁场,粒子将做半径为R0的圆周运动;若同时存在电场和磁场,粒子恰好做直线运动.现在,只加电场,当粒子从P点运动到x=R0平面(图中虚线所示)时,立即撤除电场同时加上磁场,粒子继续运动,其轨迹与x轴交于M点.不计重力.求:

⑴粒子到达x=R0平面时速度方向与x轴的夹角以及粒子到x轴的距离;

⑵M点的横坐标xM.

 

【答案】

(1)    (2)

【解析】

试题分析:⑴做直线运动有:     ①     (1分)

做圆周运动有:    ②     (1)

只有电场时,粒子做类平抛,有:

      ③       (1分)

       ④       (1分)

        ⑤        (1分)

解得:      ⑥         (1分)

粒子速度大小为:    ⑦        (1分)

速度方向与x轴夹角为:          ⑧         (1分)

粒子与x轴的距离为:⑨         (2分)

⑵撤电场加上磁场后,有:   ⑩        (1分)

解得:  ⑾......(1分)

粒子运动轨迹如图所示,圆心C位于与速度v方向垂直的直线上,该直线与x轴和y轴的夹角均为π/4,有几何关系得C点坐标为:

      ⑿        (1分)

      ⒀         (1分)

过C作x轴的垂线,在ΔCDM中:  ⒁           (1分)

 ⒂         (1分)

解得:  ⒃           (1分)

M点横坐标为:     ⒄           (1分)

考点:本题考查带电粒子在匀强电场和匀强磁场中的运动。

 

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