题目内容
【题目】如图所示,在直角坐标xOy平面内,第一、二象限有平行y轴的匀强电场,第三、四象限有垂直坐标平面的匀强电磁场。一质量为m、电荷量为q的正电粒子,从坐标原点O以大小为v0,方向与x轴正方向成的速度沿坐标平面射入第一象限,粒子第一次回到x轴时,经过x轴上的P点(图中未标出),已知电场强度大小为E,粒子重力不计,sin=0.6,cos=0.8
(1)求p点的坐标;
(2)若粒子经磁场偏转后,第二次回到x轴的位置与坐标原点O的距离为OP的一半,求磁场的磁感应强度大小和方向。
【答案】(1)(,0);(2),方向垂直坐标平面向外;,方向垂直坐标平面向外
【解析】
(1)由运动的独立性可知,粒子运动可以看成沿y轴向上先做匀减速后做匀加速直线运动和x轴匀速直线运动合成的。设回到x轴过程所需要的时间为t,y轴:
加速度
a=
时间
t=2
x轴:
,x=vxt
联立上式,可解得
即p点的坐标为(,0)
(2)第二次回到x轴的位置与坐标原点O的距离为OP的一半,满足题意得有两种情况。
①回到x轴时在O点右侧。如图所示,由几何关系,可知轨迹半径
由
解得:
方向垂直坐标平面向外;
②回到x轴时在O点左侧,如图所示,由几何关系,可知轨迹半径
由
解得:
方向垂直坐标平面向外
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