题目内容
如图所示,
平面内,在
轴左侧某区域内有一个方向竖直向下,水平宽度为
,电场强度为
的匀强电场.在
轴右侧有一个圆心位于
轴上,半径为
的圆形磁场区域,磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度为
在坐标为
处有一垂直于
轴的面积足够大的荧光屏PQ.今有一束带正电的粒子从电场左侧沿
方向射入电场,穿出电场时恰好通过坐标原点,速度大小为
方向与
轴成
角斜向下.若粒子的质量
,电量为
,试求:
(1)粒子射入电场时的坐标位置和初速度;
(2)若圆形磁场可沿x轴移动,圆心
在
轴上的移动范围为
,由于磁场位置的不同,导致该粒子打在荧光屏上的位置也不同,试求粒子打在荧光屏上的范围
![]()
(1)
![]()
(2)最高端纵坐标:1.15m,
此后, 粒子将打在荧光屏的同一位置,
最低端纵坐标: 2.31m
解析:
(1)粒子沿 AB 方向进入电场后做类平抛运动,在 O 点将 v 沿 x、y 方向分解得
(2分)
将 v 方向反向延长,交 AB 于 c 点,据类平抛运动特点知
=
=
×![]()
= ![]()
=
(4分)
所以粒子射入电场时的坐标位置为
(2分)
(利用电场中
,
求得正确结果同样给分)
(2)洛仑兹力提供向心力,则
(2分)
得:
(2分)
由几何关系知此时出射位置为 D 点,轨迹如图
![]()
荧光屏最高端的纵坐标为:
(3分)
随着磁场向右移动荧光屏光点位置逐渐下移,当 v 方向与磁场圆形区域相切,此后, 粒子将打在荧光屏的同一位置。
其最低端的纵坐标为:
(3分)
练习册系列答案
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