题目内容

【题目】如图所示的区域中,左边为垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度B大小未知,右边是一个电场强度大小为 的匀强电场,其方向平行于OC向上且垂直于磁场方向;有一初速度大小为v0,质量为m、电荷量为-q的带电粒子从P点沿与边界线PQ的夹角θ=60°的方向射入匀强磁场,恰好从距O点正上方L处的C点垂直于OC射入匀强电场,最后打在Q点,不计粒子的重力,求:

(1)磁感应强度B的大小;

(2)求粒子从PQ所用时间及OQ的长度;

(3)如果保持电场与磁场方向不变,而将它们左右对调,且磁感应强度大小变为原来的1/4,电场强度减小到原来的一半,粒子仍从P点以速度v0沿某一方向射入,恰好从O点正上方的小孔C射入匀强磁场,则粒子进入磁场后做圆周运动的半径是多少?

【答案】(1) (2) 2L; (3)

【解析】

(1)做出粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹,由几何关系可知:r+rcos600=L

由洛伦兹力提供向心力可得:

解得

(2)粒子在磁场中运动的周期粒子在磁场中运动的时间为:

粒子在电场中做类平抛运动,在垂直电场方向:x=v0t2

在平行电场方向:qE=ma

解得粒子从P运动至Q点所用的时间:

OQ的长度为x=2L

(3)电场和磁场左右对调后,粒子在电场中,

由动能定理可得:

粒子在磁场中:

根据牛顿第二定律:

解得粒子进入磁场后做圆周运动的半径为:

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