题目内容
如图所示的平面直角坐标系xOy,在第Ⅰ象限内有平行于y轴的匀强电场,方向沿y正方向;在第Ⅳ象限的正三角形abc区域内有匀强磁场,方向垂直于xOy平面向里,正三角形边长为L,且ab边与y轴平行.一质量为m、电荷量为q的粒子,从y轴上的p(0,h)点,以大小为v0的速度沿x轴正方向射入电场,通过电场后从x轴上的a(2h,0)点进入第Ⅳ象限,又经过磁场从y轴上的某点进入第Ⅲ象限,且速度与y轴负方向成45°角,不计粒子所受的重力.求:
(1)电场强度E的大小;
(2)粒子到达a点时速度的大小和方向;
(3)abc区域内磁场的磁感应强度B的最小值.
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(1)设粒子在电场中运动的时间为t,则有x=v0t=2h,y=at2/2=h, qE=ma,
联立以上各式可得E=mv02/2qh
(2)粒子到达a点时沿负y方向的分速度为vy=at=v0,所以v=
,方向指向第Ⅳ象限与x轴正方向成45°角.
(3)粒子在磁场中运动时,有qvB=mv2/r,当粒子从b点射出时,磁场的磁感应强度为最小值,
此时有r=
,所以B=
.
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