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)