题目内容

如图所示,在XOY直角坐标系中,OQ与OP分别与X轴正负方向成45,在POQ区域中存在足够大的匀强电场,场强大小为E,其余区域存在匀强磁场,一带电量为+q的质量为m粒子在Y轴上A点(0,-L)以平行于X轴速度v进入第四象项,在QO边界垂直进入电场,后又从PO边界离开电场,不计粒子的重力.求:
(1)匀强磁场的磁感应强度大小?
(2)粒子从PO进入磁场的位置坐标?
【答案】分析:(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力,由几何知识求出轨迹半径,根据牛顿第二定律求出磁感应强度大小;
(2)粒子垂直进入匀速电场后做类平抛运动,沿OQ方向做初速度为零的匀加速运动,OP方向做匀速直线运动,由牛顿第二定律和运动学公式求出粒子射出电场的位置到O点的距离,即可求出粒子从PO进入磁场的位置坐标.
解答:解:(1)设磁感应强度为B,则在磁场中运动,根据牛顿第二定律有
   qvB=m
由几何关系可得 r=L      
则B=         
(2)设粒子在电场中运动的加速度大小为α,则根据牛顿第二定律有
   a=                                                     
由平抛运动规律知
OQ方向:r=
OP方向:S=vt
联立解得,S=                                           
则坐标值为x=-Scos45°=-,y=Ssin45°=,故粒子从PO进入磁场的位置坐标为(-
答:(1)匀强磁场的磁感应强度大小是
(2)粒子从PO进入磁场的位置坐标是(-).
点评:本题画出粒子运动轨迹,由几何知识求出轨迹半径是关键;在电场中,运用运动的分解研究类平抛运动.
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