题目内容

【题目】空间存在平面直角坐标系xoy,在x<0区域内有沿x轴正向的匀强电场,在x>0区域内有垂直平面向外的匀强磁场,在第二象限内有矩形OACDOA=hOD=2h。一个质量为m,电量为q的带正电粒子(不计重力)从A点沿y轴正方向以某速度射入第二象限,经t0时间后由D点进入磁场,又经一段时间射出磁场又回到A点,现只改变粒子自A点出射速度大小至v粒子经过一段时间运动可经过C点,则(

A. 匀强电场的场强大小为

B. 匀强磁场的磁感应强度大小为

C. 能使粒子以最短时间从A点运动至C点的初速度v=

D. 能使粒子以最短时间从A点运动至C点的初速度v>

【答案】AD

【解析】

A.设粒子的初速度为 ,从A点进入电场以后做类平抛运动,可得A正确

B.粒子从A运动到D做类平抛的位移偏转角的正切值为,所以速度偏转角的正切值为,所以D点速度与y轴正方向成60°,根据几何关系可得,要想粒子回到A点,粒子必须在D点关于x轴对称的点回到电场才可以,所以粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为,所以B错误

CD.因为不改变电场,所以粒子第一次运动到y轴的时间不变,设粒子第一次到达y轴的坐标为(0y),速度为,方向与y轴成x方向的速度为,则,粒子进入磁场做匀速圆周运动的半径

所以粒子第二次到达y轴的坐标为(0),,第一次和第二次到达y轴的点的间距为,与初速度无关,所以根据对称性可知,第一次到达y轴的坐标为(03h),第二次到达y轴的坐标为(0-h),所以能使粒子以最短时间从A点运动至C点的初速度v=C错误D正确

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