题目内容

在xOy平面第Ⅰ、Ⅱ象限中,存在沿y轴正方向的匀强电场,场强为E=,在第Ⅲ、Ⅳ象限中,存在垂直于xOy平面方向的匀强磁场,如图11所示.磁感应强度B1=B,B2=2B.带电粒子a、b分别从第Ⅰ、Ⅱ象限的P、Q两点(图中没有标出)由静止释放,结果两粒子同时分别进入匀强磁场B1、B2中,再经过时间t第一次经过y轴时恰在点M(0,-l)处发生正碰,碰撞前带电粒子b的速度方向与y轴正方向成60°角,不计粒子重力和两粒子间相互作用.求:

(1)两带电粒子的比荷及在磁场中运动的轨道半径;

(2)带电粒子释放的位置P、Q两点坐标及释放的时间差.

答案(1) 2l (2)  

解析 (1)粒子运动轨迹如图.两粒子在磁场中运动时间相等且为t,即t1=t2=t

而t1=,t2=   代入B2=2B1=2B得

由几何关系知R1=R2==2l

(2)由qvB=m得v=所以v1=得v2=由Eqy=mv2得y=

所以y1==2l,   y2==8l

由几何关系知x1=R-Rcos 60°=l, 

 x2=-(R+Rcos 60°)=-3l

所以P、Q的坐标分别为P(l,2l)、Q(-3l,8l).

粒子在电场中运动的时间为t=

其中加速度a=    

故两粒子由静止释放的时间差Δt=(v2-v1)=

 


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