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。
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【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
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由牛顿第二定律可知
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联立解得
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(2)粒子到达O点,沿y铀正方向的分速度
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则速度与x轴正方向的夹角α满足
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即
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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
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轨道半径
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洛伦兹力提供向心力
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解得
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(3)带电粒子在磁场中圆周运动的周期
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带电粒子在磁场中转过的角度为
,故运动时间
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