题目内容
如图所示,在坐标平面的第Ⅰ象限内有水平向左的匀强电场E=1.0×103V/m,第Ⅱ象限内有垂直纸面向外的匀强磁场B=0.4T,一荷质比为
的带正电粒子,从x轴上的P点以初速度v0垂直x轴进入磁场,已知P与原点O之间的距离为L=0.1m,粒子恰好到达O点而不进入电场,不计重力。求:
(1)带电粒子的初速度v0
(2)若带电粒子的初速度方向不变,大小为原来的2倍,粒子第三次到达y轴的位置为N,求粒子从P到N的时间t和总路程S。(结果取两位有效数)
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解:(1)粒子在磁场中做圆周运动有:
①…(2分)
恰好到O点,由图知:
②…………………(2分)
由①②得:
……………(2分)
(2)粒子速度为
时,
由①知:粒子在磁场中圆周运动的半径为:
=0.1m ……………(1分)
粒子运动轨迹如图,粒子恰好垂直y轴进入电场匀减速运动,再返回。
设匀减速运动的加速度大小为a,路程为l,时间为t1 ,则:
③……………(1分)
④……………(1分)
⑤……………(1分)
由③④⑤得:
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出电场后第二次过y轴进入磁场仍做圆周运动,轨迹为一半圆,如图所示。
由
知:
⑥…………………………………………(2分)
故从P到N整个过程的时间
⑦…………………(3分)
路程
⑧………………………………………………(3分)
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