题目内容
(18分) 如图所示,区域Ⅰ中有竖直向上的匀强电场,电场强度为E; 区域Ⅱ内有垂直纸面向外的水平匀强磁场,磁感应强度为B;区域Ⅲ中有垂直纸面向里的水平匀强磁场,磁感应强度为2B。一质量为m、带电量为q的带负电粒子(不计重力)从左边界O点正上方的M点以速度v0水平射入电场,经水平分界线OP上的A点与OP成60°角射入Ⅱ区域的磁场,并垂直竖直边界CD进入Ⅲ区域的匀强磁场中。
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求:(1)粒子在Ⅱ区域匀强磁场中运动的轨道半径;
(2)O、M间的距离;
(3)粒子从第一次进入区域Ⅲ到离开区域Ⅲ所经历的时间t3。
【答案】
(1)
;(2)
;(3)![]()
【解析】
试题分析:粒子运动轨迹如图所示:
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粒子在匀强电场中做类平抛运动,设粒子过A点时速度为v,由类平抛规律知
①(3分)
粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,由牛顿第二定律得:
②(1分)
所以
③(2分)
(2)设粒子在电场中运动时间为t1,加速度为a,
则有
④(2分)
⑤(2分)
即
⑥
O、M两点间的距离为
⑦(2分)
(3)设粒子在Ⅲ区域磁场中运行时间为t3,粒子在Ⅲ区域磁场中运行为T3,则:
⑧ (2分)
由①②式可得:
⑨(1分)
则:
⑩(2分)
由⑩式可得:
(1分)
考点:带电粒子在匀强磁场中的运动;牛顿第二定律;向心力;带电粒子在匀强电场中的运动
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