题目内容
【题目】如图所示,在平面直角坐标系xOy的y轴右侧半径为R的半圆形区域中有垂直纸面向外的匀强磁场,半圆形磁场区域的圆弧边界与y轴相切于坐标原点O,直径边界平行于y轴;在第三象限存在平行于x轴且沿x轴正方向的匀强电场。一质量为m、带电量为+q的粒子从P点以大小为v0的初速度垂直x轴向上进入电场,粒子经电场加速后从磁场区域边界上的S点(未画出)进人磁场,且此时速度方向与y轴正方向的夹角为θ=30°,经过磁场偏转之后恰好从Q(R,d)点垂直直径出射。已知P点横坐标为-b,d=R,不计带电粒子重力的影响,求:
(1)匀强电场的电场强度E的大小;
(2)匀强磁场的磁感应强度B的大小
【答案】(1) (2)
【解析】
(1)粒子在电场中做类平抛运动,根据沿电场方向做匀加速直线运动,垂直电场方向做匀速直线运动,结合牛顿第二定律和运动学公式求出电场强度的大小;
(2)根据几何关系求出粒子在磁场中的轨道半径,结合半径公式求出磁感应强度的大小.
(1)设粒子源的纵坐标为,带电粒子在电场区域运动过程满足
联立解得:
(2)粒子进入磁场时的速度大小为
作出粒子运动轨迹如图所示,
由几何关系可得:
粒子在磁场中偏转过程满足
联立解得:
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