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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