题目内容
如图所示,在直角坐标系xOy的x轴上方区域内存在沿%轴正向的匀强电场,x轴下 方区域内存在两个有界的匀强磁场:垂直纸面向外的匀强磁场I、垂直纸面向里的匀强磁 场II,0、M、P、Q分别为磁场边界和y轴的交点,OM=MP=L.现将一质量为m、带电量为+q 的带电粒子,从坐标为(-L,2L)的,4点以速度v0沿-y方向射出,粒子恰好经过原点O射入 区域I又从M点射出区域I,粒子的重力忽略不计.
(1)求匀强电场场强E的大小和粒子到达O点时的速度;
(2)求磁场区域I的磁感应强度B的大小;
(3)若带电粒子能再次回到原点0,磁场区域II的宽度PQ至少为多少?粒子两次经过原点 O的时间间隔为多少?
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解:(1)带电粒子在匀强电场中做类平抛运动.
(1分)
(2分)
解得:
, (1分)
设到原点时带电粒子的竖直分速度为
(1分)
方向与
轴正向成
(1分)
(2)粒子进入区域Ⅰ做匀速圆周运动,由几何知识可得:
(1分)
由洛伦兹力充当向心力:
(2分)
可解得:
(1分)
(3)运动轨迹如图,在区域Ⅱ做匀速圆周的半径为:
(1分)
(1分)
运动时间:
(1分)
(1分)
(1分)
(1分)
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