题目内容
【题目】如图所示,在第一象限有一匀强电场,场强大小为E,方向与y轴平行;在x轴下方有一匀强磁场,磁场方向与纸面垂直.一质量为m、电荷量为﹣q(q>0)的粒子以平行于x轴的速度从y轴上的P点处射入电场,在x轴上的Q点处进入磁场,并从坐标原点O离开磁场.粒子在磁场中的运动轨迹与y轴交于M点.已知OP=l,OQ=2l.不计重力.求:
(1)M点与坐标原点O间的距离;
(2)粒子从P点运动到M点所用的时间.
【答案】(1)6L;(2)
【解析】(1)带电粒子在电场中做类平抛运动,在y轴负方向上做初速度为零的匀加速运动,设加速度的大小为a;在x轴正方向上做匀速直线运动,设速度为v0;粒子从P点运动到Q点所用的时间为t1,进入磁场时速度方向与x轴正方向的夹角为θ,则
由牛顿第二定律得:qE=ma①
在电场中运动的时间为: ②
水平初速度: ③
其中 ,y0=L,又 ④
联立②③④得θ=30°⑤
由几何关系知MQ为直径, ⑥
MO==6L ⑦
(2)设粒子在磁场中运动的速度为v,从Q到M点运动的时间为t2,则有
⑧
⑨
从P点到M点所用的时间t=t1+t2⑩
联立①②③⑤⑥⑧⑨⑩并代入数据得
练习册系列答案
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