题目内容

【题目】如图所示,在平面直角坐标系内,第I象限的等腰三角形MNP区域内存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,y<0的区域内存在着沿y轴正方向的匀强电场。一质量为m带电荷量为q的带电粒子从电场中Q(-2h,-h)点以速度v0水平向右射出,经坐标原点O射入第I象限,最后以垂直于PM的方向射出磁场。已知MN平行于x轴,NP垂直于x轴,N点的坐标为(2h,2h),不计粒子的重力,求:

(1)电场强度的大小;

(2)磁感应强度的大小;

(3)粒子在磁场中的运动时间。

【答案】(1) ;(2) ;(3)

【解析】

(1)由几何关系可知粒子的水平位移为2h,竖直位移为h,由类平抛运动规律得

由牛顿第二定律可知

联立解得

(2)粒子到达O点,沿y铀正方向的分速度

则速度与x轴正方向的夹角α满足

即

粒子从MP的中点垂直于MP进入磁场,垂直于NP射出磁场,粒子在磁场中的速度

轨道半径

洛伦兹力提供向心力

解得

(3)带电粒子在磁场中圆周运动的周期

带电粒子在磁场中转过的角度为,故运动时间

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