题目内容

【题目】在如图所示的直角坐标系中,第二象限有沿y轴负方向的匀强电场E1,第三象限存在沿x轴正方向的匀强电场E2,第四象限中有一固定的点电荷。现有一质量为m的带电粒子由第二象限中的A(ab)由静止释放(不计重力),粒子到达y轴上的B点时,其速度方向和y轴负方向的夹角为45°。粒子在第四象限中恰好做匀速圆周运动,经过x轴上的C点时,其速度方向与x轴负方向的夹角为60°。求:

(1)E1E2之比;

(2)点电荷的位置坐标。

【答案】(1);(2) [4a-2a),(2a-2a]

【解析】

1)粒子在第二象限匀加速直线运动,设进入第三象限时的速度为v0

qE1=ma1

v0= a1t1

联立解得:

粒子在第三象限做类平抛运动,设B点速度为v,在B点速度正交分解:

水平方向匀加速直线:

qE2=ma2

vx=a2t2

联立解得:

因此

2)设O、B的间距为L,粒子做匀速圆周的半径为r

粒子在第三象限类平抛运动:

L=v0t2=2a

粒子在第四象限匀速圆周:

L=rcos45°+rsin30°

联立解得:

r=4a-1

点电荷在的位置坐标:

xD=rsin45°=4a-2a

yD=-L-rcos45°=2a-2a

点电荷的位置坐标为[4a-2a),(2a-2a]

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