题目内容

空间中存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,一带电量为+q、质量为m的粒子,在P点以某一初速开始运动,初速方向在图中纸面内如图中P点箭头所示.该粒子运动到图中Q点时速度方向与P点时速度方向垂直,如图中Q点箭头所示.已知P、Q间的距离为.若保持粒子在P点时的速度不变,而将匀强磁场换成匀强电场,电场方向与纸面平行且与粒子在P点时速度方向垂直,在此电场作用下粒子也由P点运动到Q点.不计重力.求:

    (1)电场强度的大小.

    (2)两种情况中粒子由P点运动到Q点所经历的时间之差.

 

答案:见详解
解析:

 (1)粒子在磁场中做匀速圆周运动,以υο表示粒子在P点的初速度,R表示圆周的半径,则有

    由于粒子在Q点的速度垂直于它在P点时的速度,可知粒子由P点到Q到的轨迹为1/4圆周,故有R=

    以E表示电场强度的大小,a表示粒子在电场中加速度的大小,tE表示粒子在电场中由P点运动到Q点经过的时间,则有

   

   

   

    由以上各式解得.

(2)因粒子在磁场中由P点运动到Q点的轨迹为1/4圆周,故运动经历的时间tB为圆周运动周期T的1/4,即有.

    而

    由上两式和第一式解得

    由此可解得

 

 


提示:


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