题目内容

【题目】如图所示,在xOy坐标平面内,x<0的区域存在沿y轴负方向的匀强电场,在第四象限内存在垂直纸面向里的匀强磁场。一个质量为m,带电量为q粒子在电场中的P点以初速度v0沿x轴正方向射出,恰好经过坐标原点O进入匀强磁场。已知P点坐标为(-L, ),磁场的磁感应强度,不计粒子重力。求:

(1)匀强电场的场强大小;

(2)粒子在O点时速度的大小和方向;

(3)粒子从磁场射出时的橫坐标x。

【答案】(1) (2),速度方向与y轴负方向的夹角为30 (3)

【解析】

(1)粒子在电场中做类平抛运动,应用类平抛运动规律可以求出电场强度大小。

(2)应用类平抛运动规律求出粒子到达O点时的速度大小与方向。

(3)粒子在磁场中做匀速圆周运动,应用牛顿第二定律求出粒子轨道半径,然后求出粒子从磁场射出时的横坐标。

(1) 粒子在电场中做类平抛运动,

水平方向:L=v0t,

竖直方向: ,

解得:;

(2) 粒子经过O点时的速度:

速度方向与x轴正方向间夹角:θ= ;

(3) 粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,

由牛顿第二定律得:

解得:r=2L,

粒子从磁场射出时的横坐标:x=2rsinθ=。

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