题目内容

(09年汕头市一模)(17分)如图所示,在坐标系Oxy的第一象限中存在沿y轴正方向的匀强电场,在其余象限中存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里.A是y轴上的一点,它到坐标原点O的距离为h;C是x轴上的一点,到O的距离为1.5h.一质量为m、电荷量为q的带负电的粒子以大小为v0的初速度沿x轴方向从A点进入电场区域,继而经过C点进入磁场区域.不计重力作用.(sin53˚=0.8,cos53˚=0.6)

(1)求匀强电场的电场强度E.

(2)求粒子经过C点时速度的大小和方向.

(3)若匀强磁场的磁感应强度,粒子在磁场区域中运动一段时间后又从某一点D进入电场区域,求粒子在磁场区域中运动的这段时间.

解析:

 (1)设由A点运动到C点经历的时间为t,则有

 

                      ①(1分)

 

以a表示粒子在电场作用下的加速度,有

 

qE=ma                         ②(1分)

      

                       ③(1分)

          

解得                     ④(1分)

 

(2)设粒子从C点进入磁场时的速度为v,v垂直于x 轴的分量

 

                        ⑤(1分)

 

             ⑥(1分) 

        

设粒子经过C点时的速度方向与x轴夹角为,则有

 

  

            

即                      ⑦(1分)

 

(2)粒子从C点进入磁场后在磁场中做半径为R的圆周运动。则有

 

                  ⑧(1分)

 

将代入可解得

 

                       ⑨(1分)

 

由于,因此粒子从y轴上的D点离开磁场。     ⑩(1分)

 

设圆心为P,。用表示与y轴的夹角,由几何关系得

 

                   ⑾(3分,其中图占2分)

 

解得即                      ⑿(1分)

   

因为,因此粒子在磁场区域中运动了周,经过的时间为

 

                     ⒀(1分)

 

解得                         ⒁(2分)

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