题目内容

【题目】如图所示,足够大的荧光屏ON垂直于xoy坐标平面,与x轴夹角为30°,当y轴于ON间有沿+y方向、场强为E的匀强电场时,一质量为m、电荷量为-q的离子从y轴上的P点,以速度v0、沿+x轴方向射入电场,恰好垂直打到荧光屏上的M点(图中未标出).现撤去电场,在y轴与ON间加上垂直坐标面向里的匀强磁场,相同的离子仍以速度v0从y轴上的Q点沿+x轴方向射入磁场,恰好也垂直打到荧光屏上的M点,离子的重力不计.求:

(1)离子在电场中运动的时间t1;

(2)P点距O点的距离y1和离子在磁场中运动的加速度大小a;

(3)若相同的离子分别从y轴上的不同位置以速度v=ky(y>0,k为常数)、沿+x轴方向射入磁场,离子都能打到荧光屏上,k应满足的条件.

【答案】(1)(2) (3)

【解析】试题分析:(1)设离子垂直打到荧光屏上的M点时,沿y方向的分速度大小为vy,在电场中运动的加速度为a1,则

(1分)

(1分)

(1分)

解得(1分)

(2)由几何关系可知

(2分)

解得(1分)

设离子在磁场中做圆周运动半径为y2,则(1分)

而(1分)

解得(1分)

(3)如图所示,设从纵坐标为y处射入磁场的离子,恰好能打到荧光屏上,对应的圆周运动半径为r0,则

(1分)

此离子进入磁场时的速度,设运动半径为r,则

(1分)

为使离子能打到荧光屏上应满足(1分)

而(1分)

解得(2分)

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