题目内容
【题目】如图所示,在xoy坐标平面的第一象限内有一沿y轴正方向的匀强电场,在第四象限内有一垂直于平面向内的匀强磁场,现有一质量为m带电量为-q的粒子(重力不计)从电场中坐标为(3L,L)的P点与x轴负方向相同的速度射入,从O点与y轴正方向成夹角射出,求:
(1)画出粒子运动的轨迹,求粒子进入磁场时的速度大小;
(2)求匀强电场的场强E,粒子在电场中运动的水平距离x1;
(3)求出粒子在磁场中运动的轨道半径和时间。
【答案】(1)见解析;(2);(3)
【解析】
解:(1)粒子运动轨迹如图所示:
设粒子在O点时速度大小为v,OQ段为四分之一圆弧,QP段为抛物线,根据对称性可知,粒子在Q点的速度大小也为v,方向与x轴正方向成45°,可得
(2)Q到P过程,由动能定理得
解得
在Q点时有
由P到Q过程中,竖直方向上有
代入得
水平方向有
(3)有几何关系可知
得粒子在OQ段圆周运动的半径
粒子在磁场中从Q到O的时间
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