题目内容
如图甲所示,一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从O点以初速度v0水平抛出。若在该带电粒子运动的区域内加一方向竖直向下的匀强电场,则粒子恰好能通过该区域中的A点;若撤去电场,加一垂直纸面向外的匀强磁场,仍将该粒子从O点以初速度v0水平抛出,则粒子恰好能经A点到达该区域中的B点。已知OA之间的距离为d,B点在O点的正下方,∠BOA=60°,粒子重力不计。求:
(1)粒子在电场中运动,到达A点时的动能EkA;
(2)匀强电场的场强大小E与磁场的磁感应强度大小B的比值。
(1)因电场方向竖直向下,粒子的初速度方向水平向右,所以粒子在该匀强电场中做类平抛运动,设粒子从O点运动到A点所需要的时间为t。则有
dsin60°=v0t
dcos60°=
·
·t2
联立可解得E=![]()
由动能定理可得qE·dcos60°=EkA-
mv![]()
将E代入可解得EkA=
mv
。
![]()
(2)撤去电场,加上垂直纸面向外的匀强磁场后,粒子恰好能经A点到达该区域中的B点。由粒子在匀强磁场中的运动规律可知,OB必为该粒子做圆周运动的直径,如图乙所示,所以∠OBA=30°,因此OB=2d,所以粒子在磁场中做圆周运动的半径为R=d,由qv0B=m
可得B=
,又因为E=
,所以
=
×
=
v0。
答案:(1)
mv
(2)
v0
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