题目内容

如图所示,在xOy坐标系中有虚线OAOAx轴的夹角θ=300OAy轴之间的区域有垂直纸面向外的匀强磁场,OAx轴之间的区域有沿x轴正方向的匀强电场,已知匀强磁场的磁感应强度B=0.25 T,匀强电场的电场强度E=5×105 N/C。现从y轴上的P点沿与y轴正方向夹角600的方向以初速度v0=5×105 m/s射入一个质量m=8×1026 kg、电荷量q=+8×1019 C的带电粒子,粒子经过磁场、电场后最终打在x轴上的Q点,已知P点到O的距离为m(带电粒子的重力忽略不计)。求:

(1)粒子在磁场中做圆周运动的半径;

(2)粒子从P点运动到Q点的时间;

(3)Q点的坐标.

解:(1) r = 0.2 m.       (4分)

(2)粒子由P点进入磁场,由于∠O′PO = 300,延长PO′交OA于O″,则PO″⊥OA,则PO″= OPcos 300 = 0.3 m,则O′O″= PO″-PO′= 0.1 m得O′O″= O′M,即得∠O′MO″= 30(2分)

由此得出粒子从OA边射出时v0与OA的夹角为600,即得从OA边射出时v0与x轴垂直。 (2分)

从P点到Q点的时间为在磁场中运动的时间t1和电场中运动的时间t2之和。t1=  =8.37×107 s  

  (2分)

粒子从P点到Q点的时间为t =t1+t2=1.18×106 s   (2分)

(3)粒子在电场中qE=ma,a =  =5×1012 m/s2

水平位移x2 = at22 = 0.3 m      (3分)

粒子在磁场中水平位移x1=r+rsin 300=0.3m       (2分)

故x = x1+x2 = 0.6 m  即Q点的坐标为(0.6 m,0)     (2分)

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