题目内容
如图14所示,在坐标系xoy的第一象限内存在匀强磁场,磁场方向垂直于xoy面向里;第四象限内有沿y轴正方向的匀强电场,电场强度大小为E。一质量为m、带电荷量为的粒子自y轴的P点沿x轴正方向射入第四象限,经x轴上的Q点进入第一象限。已知P点坐标为(0,-2),Q点坐标为(4,0),不计粒子重力。求:
(1)求粒子过Q点时速度的大小。
(2)若磁感应强度的大小为一定值B,粒子将以垂直y轴的方向经H点进入第二象限,求B的大小及H点的坐标值;
(3)求粒子在第一象限内运动的时间t。
【答案】
(1) (2) (3)
【解析】
试题分析:(1)设粒子在电场中运动的时间为t0,加速度的大小为a,粒子的初速度为v0,过Q点时速度的大小为v,沿y轴方向分速度的大小为vy,在第四象限,粒子受电场力与初速度方向垂直而且为恒力,为雷平抛运动
竖直方向由牛顿第二定律得 (1分)
由运动学公式得
水平方向
合速度
解得: (1分)
(2)粒子在第一象限内做匀速圆周运动,设粒子做圆周运动的半径为R,
第四象限类平抛运动的末速度与水平夹角为,则,即
根据初末速度的洛伦兹力均指向圆心可得半径如下图所示,由几何关系可得 (1分)
洛伦兹力提供向心力 (1分)
解得: (1分)
由几何关系可得,
H点的坐标为 (1分)
(3)粒子在第一象限内做匀速圆周运动的圆心角为,所以运动的时间
(1分)
解得: (1分)
考点:带电粒子在复合场中的运动
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