题目内容

(16分)如图所示,xoy平面内,y轴左侧有方向竖直向下,电场强度为N/C的匀强电场。在y轴右侧有一个边界为圆形的匀强磁场区域,圆心O′位于x轴上,半径为r=0.01m,磁场最左边与y轴相切于O点,磁感应强度为B=0.01T,方向垂直纸面向里。在坐标x0=0.06m处有垂直于x轴的足够大的荧光屏PQ。一束带正电的粒子从电场中的A点(图中未标出)以垂直于电场的初速度向右运动,穿出电场时恰好通过坐标原点,速度大小为v =2×106m/s,方向与x轴正向成30°角斜向下。已知粒子的质量为m =1.0×10-20kg,电量为q =1.0×10-10C,重力不计。

(1)求粒子出发点A的坐标;

(2)若圆形磁场可沿x轴向右移动,圆心O′仍在x轴上,由于磁场位置的不同,导致该粒子打在荧光屏上的位置也不同,求粒子打在荧光屏上的位置范围;

(3)若改变磁场半径,磁场最左边仍然与y轴相切于O点,当磁场半径至少为多大时,粒子就再也不能打到荧光屏上?

 


(1)粒子进入电场后沿做类平抛运动,在O点将v沿x、y方向分解得

       (1分)    (1分)

粒子加速度为 (1分)

粒子从射入到O点的时间为   (1分)              

粒子刚射入电场时A点的坐标分别为

(1分)

  (1分) 即(,)

注:用其他方法只要正确均给分。

 (2)洛仑兹力提供向心力

          (2分)

           由几何关系知粒子射出磁场的位置为C点,轨迹如图所示

粒子打在荧光屏最高点到x轴的距离为

  (2分)

       随着磁场向右移动,粒子打在荧光屏的位置逐渐下移,当v的方向与圆形磁场区域相切时,粒子打在荧光屏的最低点,此后,粒子将打在荧光屏的同一位置。

       则最低点到x轴的距离为

        (2分)

(3)如图所示,当粒子射出磁场时的速度平行于y轴时,将不再打到荧光屏上。O CE O′′为菱形, O′′E平行于x轴,由几何关系得,磁场半径至少为r=R=2×10-2m.(4分)

(只能作出草图给2分)

 

 


练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网