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(09年肇庆市期末)(17分)在平面直角坐标系xOy中,第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场,第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,磁感应强度为B。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场,经x轴上的N点与x轴正方向成θ=60°角射入磁场,最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场,如图所示。不计粒子重力,求:

(1)MN两点间的电势差UMN

(2)粒子在磁场中运动的轨道半径r

(3)粒子从M点运动到P点的总时间t

解析:如答图。

(1)设粒子过N点时速度v,有:

 

=cosθ             (1分)

 

v=2v0                   (1分)

 

粒子从M点运动到N点的过程,有:

 

qUMNmv2mv              (2分)

 

UMN                 (1分)

 

    (2)粒子在磁场中以O/为圆做匀速圆周运动,半径为O/N,有

 

  qvB               (1分)

 

  r             (1分)

 

    (3)由几何关系得:           ONrsinθ                 (2分)

 

         粒子在电场中运动的时间t1,有:ONv0t1                    (1分)

 

  t1               (1分)

 

    粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期:T         (1分)

 

    设粒子在磁场中运动的时间t2,有:t2               (2分)

 

t2                (1分)

 

                      tt1t2      t    (2分)

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