题目内容

【题目】如图所示,在平面直角坐标系 xOy 内,第一和第四象限内有一个有界圆形区域与 y 轴相切于原点 O,其圆心为 O1、半径一定,圆内存在垂直于纸面的匀强磁场。第二和第三象限内有平行于 y 轴的匀强电场。第二象限内有一P点,坐标,一带电粒子(重力不计)自P 点以平行于 x 轴的初速度 v0开始运动,粒子从 O 点离开电场,经磁场偏转后又从 y 轴上的 Q 点(图中未画出)垂直于 y 轴回到电场区域,并恰能返回到 P 点。求:

(1)粒子从 P点到 O点经历的时间及粒子在第二象限的加速度大小;

(2)粒子经过坐标原点 O时的速度大小;

(3)电场强度 E和磁感应强度 B的比值。

【答案】(1) (2)2v0(3)

【解析】(1)设粒子在电场中运动的时间为 t1

x 方向

解得

解得

(2)粒子从 P 点到 O 点过程中

经过坐标原点的速度大小

(3)设 Q 点到坐标原点的距离为 y,从 Q 点再次进入电场过程中

解得

设粒子进入磁场时速度与 x 轴夹角为θ ,根据

解得θ =60°.

磁场中由几何关系得.

解得

设粒子进入磁场时,根据

求出

粒子在电场中运动

代入

解得

解得

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