题目内容

【题目】如图所示,在直角坐标系xOy的第Ⅰ象限内有沿y轴负向的匀强电场,电场强度为E,第Ⅳ象限内有垂直纸面向外的匀强磁场.一个质量为m、电荷量为+q的粒子从y轴上的P点沿x轴正向进入电场,粒子从x轴上的Q点进入磁场.已知Q点的坐标为(L,0),不计粒子的重力及粒子间的相互作用.

(1)若粒子在Q点的速度方向与x轴正方向成30°角,求P、Q两点间的电势差;

(2)若从y轴正半轴各点依次向x轴正向发射质量为m、电荷量为+q的速度大小适当的粒子,它们经过电场偏转后都通过Q点进入磁场,其中某个粒子A到达Q点的速度最小.粒子A经过磁场偏转后恰好垂直y轴射出了磁场.求匀强磁场的磁感应强度的大小.

【答案】(1) EL (2)

【解析】(1)粒子在Q点的速度方向与x轴正方向成30°角,分解Q点的速度可得vy=v0tan30°

从P点到Q点:L=v0t,y=vyt

得P点的纵坐标y=L

所以UPQ=Ey=EL

(2)设粒子A进入电场的速度为v1,它进入电场后qE=ma

L=v1t,vy=at,vQ

得vQ

由数学知识可知,当v1时,vQ取最小值.

即v1时,Q点的速度最小值

为vQ

此时vy=v1,粒子A在Q点的速度方向与x轴正向夹角为45°.

所以粒子A进入磁场后的偏转半径(如图)R=L

由qvQB=m得B=

得B=

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