题目内容

【题目】如图在坐标系xOy里,有质量为m,电荷量为+q的粒子从原点O沿y轴正方向以初速度v0射出,现要求该粒子能通过点P(l,-d),可通过在粒子运动的空间范围内加适当的“场”来实现,粒子重力忽略不计(静电力常量为k)。

(1)若只在x轴上某点固定一带负电的点电荷Q,使粒子在点电荷产生的电场中做匀速圆周运动,并能到达P点,求点电荷Q的电荷量大小;

(2)若在整个Ⅰ、Ⅱ象限内加垂直纸面向外的匀强磁场,并在第Ⅳ象限内加平行于x轴,沿x轴正方向的匀强电场,也能使粒子运动到达P点。如果此过程中粒子在电、磁场中运动的时间相等,求磁感应强度B的大小和电场强度E的大小。

【答案】(1) (2)

【解析】(1) 粒子由OP的轨迹如图所示,粒子在电场中做圆周运动,半径为R1,由几何关系知:

(lR1)2d2R12, 得:

由牛顿第二定律可知:

得:

(2)粒子由OP′到P的轨迹如图所示,粒子在磁场中做圆周运动,在电场中做类平抛运动。

在电场中运动时间 ,在磁场中运动时间

由此得:

在磁场中做圆周运动,设半径为R2

则有v0t=πR2, 得:

电场中PP″=l-2R2l

由此得:

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