题目内容
【题目】如图所示,带电粒子以某一初速度进入一垂直于纸面向里、磁感应强度为B的有界匀强磁场,粒子垂直进入磁场时的速度与水平方向成θ=角,接着垂直进入电场强度大小为E,水平宽度为L、方向竖直向上的匀强电场,粒子穿出电场时速度大小变为原来的倍,已知带电粒子的质量为m、电荷量为q,重力不计。
(1)分析判断粒子的电性;
(2)求带电粒子在磁场中运动时速度v;
(3)求磁场的水平宽度d.
【答案】(1)带负电 (2)v0= (3)
【解析】
(1)根据粒子在磁场中向下偏转的情况和左手定则可知,粒子带负电;
(2)由于洛伦兹力对粒子不做功,故粒子以原来的速率进入电场中,设带电粒子进入电场的初速度为v0,在电场中偏转时做类平抛运动,如图所示.由题意知粒子离开电场时的末速度大小为v=,将vt分解为平行于电场方向和垂直于电场方向的两个分速度:由几何关系知
vy=v0
由运动学公式:
vy=at
L=v0t
根据牛顿第二定律:
a==
联立解得:
v0=
(3)如图所示,带电粒子在磁场中所受洛伦兹力作为向心力,设在磁场中做圆周运动的半径为R,则:
qv0B=m
由几何知识可得:
d=Rsinθ
联立解得:
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