题目内容

(10分)如图,在平面直角坐标系xOy内,第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场,第Ⅳ象限以ON为直径的半圆形区域内,存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子,从y轴正半轴上y = h处的M点,以速度v0垂直于y轴射入电场,经x轴上x = 2h处的P点进入磁场,最后以垂直于y轴的方向射出磁场。不计粒子重力。求

(1)电场强度大小E

(2)粒子在磁场中运动的轨道半径r;

(3)粒子从进入电场到离开磁场经历的总时间t。

 

【答案】

(1)(2)(3)

【解析】粒子的运动轨迹如右图所示

(1)设粒子在电场中运动的时间为t1

x方向,有     

在y方向,有      

根据牛顿第二定律  

解得                    

(2)根据动能定理            

设粒子进入磁场时速度为v,根据牛顿第二定律和洛仑兹力公式,有

                             

解得                              

(3)粒子在电场中运动的时间    

粒子在磁场中运动的周期         

设粒子在磁场中运动的时间为t2            

解得   

本题考查带电粒子在复合场中的运动,粒子在电场中做类平抛运动,根据水平方向匀速和竖直方向匀加速的特点列式求解,进入磁场后由洛伦兹力提供向心力,求出半径公式,在磁场中的运动时间需要求圆心角和周期

 

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