题目内容
(1)电场强度的大小和方向.
(2)若仅撤去磁场,带电粒子仍从O点以相同的速度射人,经
| t0 | 2 |
(3)若仅撤去电场,带电粒子仍从O点射入但速度为原来的4倍,求粒子在磁场中运动的时间.
分析:(1)带电粒子沿y轴做直线运动,说明粒子的受力平衡,即受到的电场力和磁场力大小相等,从而可以求得电场强度的大小;
(2)仅有电场时,带电粒子在匀强电场中作类平抛运动,根据类平抛运动的规律可以求得粒子运动加速度大小;
(3)仅有磁场时,入射速度v′=4v,带电粒子在匀强磁场中作匀速圆周运动,由几何关系可以求得圆周运动的半径的大小,由周期公式可以求得粒子的运动的时间.
(2)仅有电场时,带电粒子在匀强电场中作类平抛运动,根据类平抛运动的规律可以求得粒子运动加速度大小;
(3)仅有磁场时,入射速度v′=4v,带电粒子在匀强磁场中作匀速圆周运动,由几何关系可以求得圆周运动的半径的大小,由周期公式可以求得粒子的运动的时间.
解答:解:(1)设带电粒子的质量为m,电荷量为q,初速度为v,电场强度为E.可判断出粒子受到的洛伦磁力沿x轴负方向,于是可知电场强度沿x轴正方向
且有 qE=qvB ①
又 R=vt0 ②
则 E=
?③
(2)仅有电场时,带电粒子在匀强电场中作类平抛运动
在y方向位移 y=v
④
由②④式得 y=
⑤
设在水平方向位移为x,因射出位置在半圆形区域边界上,于是
x=
R
又有 x=
a(
)2 ⑥
得 a=
⑦
(3)仅有磁场时,入射速度v′=4v,带电粒子在匀强磁场中作匀速圆周运动,
设轨道半径为r,由牛顿第二定律有
qv′B=m
⑧
又 qE=ma ⑨
由③⑦⑧⑨式得 r=
R ⑩
由几何关系 sinα=
(11)
即 sinα=
所以 α=
(12)
带电粒子在磁场中运动周期
T=
则带电粒子在磁场中运动时间
tB=
T
所以 tB=
t0 (13)
且有 qE=qvB ①
又 R=vt0 ②
则 E=
| BR |
| t0 |
(2)仅有电场时,带电粒子在匀强电场中作类平抛运动
在y方向位移 y=v
| t0 |
| 2 |
由②④式得 y=
| R |
| 2 |
设在水平方向位移为x,因射出位置在半圆形区域边界上,于是
x=
| ||
| 2 |
又有 x=
| 1 |
| 2 |
| t0 |
| 2 |
得 a=
4
| ||
|
(3)仅有磁场时,入射速度v′=4v,带电粒子在匀强磁场中作匀速圆周运动,
设轨道半径为r,由牛顿第二定律有
qv′B=m
| v′2 |
| r |
又 qE=ma ⑨
由③⑦⑧⑨式得 r=
| ||
| 3 |
由几何关系 sinα=
| R |
| 2r |
即 sinα=
| ||
| 2 |
所以 α=
| π |
| 3 |
带电粒子在磁场中运动周期
T=
| 2πm |
| qB |
则带电粒子在磁场中运动时间
tB=
| 2α |
| 2π |
所以 tB=
| ||
| 18 |
点评:本题考查带电粒子在匀强磁场中的运动,要掌握住半径公式、周期公式,画出粒子的运动轨迹后,几何关系就比较明显了.
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