题目内容

如图,在xOy平面第一象限有一匀强电场,电场方向平行y轴向下.在第四象限内存在一有界匀强磁场,左边界为y轴,右边界为的直线.磁场方向垂直纸面向外.一质量为m、带电量为q的正粒子从y轴上P点以初速度v0垂直y轴射入匀强电场,在电场力作用下从x轴上Q点以与x轴正方向45°角进入匀强磁场.已知OQl,不计粒子重力.求:

(1)PO点的距离;

(2)要使粒子能再进入电场,磁感应强度B的范围;

(3)要使粒子能第二次进入磁场,磁感应强度B的范围.

 

【答案】

(1)设粒子进入电场时y方向的速度为vy

                      

设粒子在电场中运动时间为t

                           

                     

由以上各式,得

                             6分

(注:此问解法较多,可视具体情况给分)

(2)粒子刚好能再进入电场的轨迹如图所示,设此时的轨迹半径为r1

                 

                        3分

粒子在磁场中的速度

                   1分

根据牛顿第二定律

                         1分

要使粒子能再进入电场,磁感应强度B的范围

                    2分

 

(3)要使粒子刚好能第二次进入磁场的轨迹如图.

粒子从PQ的时间为t,则粒子从CD的时间为2t,所以

设此时粒子在磁场中的轨道半径为r2,由几何关系

                           5分

根据牛顿第二定律

要使粒子能第二次进磁场,磁感应强度B的范围

即              2分

【解析】略

 

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