题目内容

【题目】如图所示,在平面直角坐标系xOy内,第一象限存在方向沿y轴负方向的匀强电场,第四象限内半径为R的圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场,区域圆心坐标为(R,-R)。一质量为m、电荷量为+q的粒子从点P(0,)以速度v0沿x轴正方向进入第一象限,从点Q(R,0)进入第四象限,离开圆形区域后从y轴上的某一点M(图中未画出)沿垂直y轴方向进入第三象限。若将第一象限的电场换为垂直纸面向外的匀强磁场,粒子仍从P点以速度v0沿x轴正方向进入第一象限,仍从Q点进入第四象限,适度调整圆形区域内磁场大小,粒子离开圆形区域后从y轴上的另一点N(图中未画出)沿垂直y轴方向进入第三象限。不计粒子重力,求:

(1)电场强度E的大小;

(2)第一象限所加磁场的磁感应强度B1的大小;

(3)M、N间的距离d。

【答案】(1)(2)(3)

【解析】

(1)粒子在匀强电场中做类平抛运动,则有

解得

(2)设在第一象限中做圆周运动的半径为r,则有

由几何关系得

联立解得

(3)设粒子经电场偏转后以角进入圆形磁场,则有

粒子经第一象限的磁场偏转后以与x轴正方向成角进入第四象限,有

要使两次均垂直于y轴进入第三象限,则两次在圆磁场中的半径均为R,则N、M的距离为

联立以上各式解得

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