题目内容

【题目】如图所示,在第II 象限内有沿x 轴正方向的匀强电场电场的强度大小为E;在其余象限内存在,垂直xOy,平面向外的匀强磁场。一质量为m 电荷量为q 的带正电粒子以一定的初速度,从x 轴的上的P 点平行于y 轴正方向进入匀强电场中。并以与y 轴正方向成45°进入磁场,又恰好以平行于y 轴正方向的速度返回电场。已知O、P 之间的距离为d

(1)求粒子的初速度v0

(2)磁感应强度B的大小

(3)粒子第二次离开电场时速度的大小.

【答案】(1) (2) (3)

【解析】

(1)粒子以垂直于x轴的初速度进入匀强电场,做类平抛运动,根据平抛运动的规律求解粒子的初速度;(2)带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,由几何关系求解半径,然后根据求解B的值;(3)根据动能定理求解粒子第二次离开电场时速度的大小.

(1)粒子以垂直于x轴的初速度进入匀强电场,做类平抛运动,由进入磁场时的速度与y轴正向成450角,则有:

vx=at

qE=ma

d=at2

解得

(2)设粒子进入磁场时与O点的距离为y,则y=v0t

带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,设半径为r,速度大小为v,则

由几何关系解得

解得

(3)粒子第二次进入电场时与O点距离为x,则x=r-y;

粒子第二次离开电场时,速度大小为v′,则

解得

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