题目内容

在水平光滑的绝缘桌面内建立如图所示的直角坐标系,将第I、第II象限合称为区域一,第III、IV象限合称为区域二,其中一个区域内有大小、方向均未标明的匀强电场,另一个区域内有大小为2×10-2T、方向垂直桌面的匀强磁场.把一个荷质比为=2×108C/kg的正电荷从坐标为(0,-l)的A点处由静止释放,电荷以一定的速度沿直线AC运动并从坐标为(1,0)的C点第一次经x轴进入区域一,经过一段时间,从坐标原点D再次回到区域二。

   (1)指出哪个区域是电场、哪个区域是磁场以及电场和磁场的方向;

   (2)求电场强度的大小;

   (3)求电荷第三次经过x轴的位置。

(1) 区域一是磁场,方向垂直纸面向里。区域二是电场,方向由A指向C

(2)  (3) 第三次经过x轴上的点的坐标为(8,0)


解析:

(1)区域一是磁场,方向垂直纸面向里。区域二是电场,方向由A指向C。

   (评分说明:场区及方向正确的每项给1分,共4分)

   (2)设电场强度的大小为E,电荷从C点进入

区域I的速度为v。

电荷从A到C做初速度为零的匀加速直线运动,

且过C点时速度方向与x轴正方向成45°角,

AC间距离,则:

 …………①  (2分)

  …………②  (1分)

电荷进入区域I后,在洛仑兹力的作用下做

匀速圆周运动,运动轨迹如图,则:

   ………………③  (2分)

由题意及几何关系:   …………④  (2分)

由①②③④可得:   (1分)

   (3)电荷从坐标原点O第二次经过x轴进入区域II,速度方向与电场方向垂直,电荷在电场中做类平抛运动,设经过时间t电荷第三次经过x轴。有

    解得:   …………⑤ (2分)

    所以:  …………⑥  (2分)

    即电荷第三次经过x轴上的点的坐标为(8,0)  …………⑦  (2分)

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