题目内容
如图所示,在直角坐标系的第一、二象限内有垂直于纸面的匀强磁场,第三象限有沿y轴负方向的匀强电场;第四象限无电场和磁场。现有一质量为m、电荷量为q的粒子以速度v0从y轴上的M点沿x轴负方向进入电场,不计粒子的重力,粒子经x轴上的N点和P点最后又回到M点,设OM=L,ON=2L。求:
(1)电场强度E的大小;
(2)匀强磁场的磁感应强度的大小和方向;
(3)粒子从M点进入电场经N、P点最后又回到M点所用的时间。
(1)电场强度E的大小;
(2)匀强磁场的磁感应强度的大小和方向;
(3)粒子从M点进入电场经N、P点最后又回到M点所用的时间。
解:(1)粒子从M至N运动过程为类平抛运动,设运动时间为t1,根据运动的分解有:
x方向:
①
y方向:
②
③
联解①②③得:
④

(2)设粒子在N点时的速度vN与x轴成θ角,则由运动的合成与分解有:
⑤
⑥
设带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为R,圆心在O′处,过P点的速度方向与x夹角为θ′,作出轨迹如图所示。则由几何关系有:
⑦
⑧
⑨
由牛顿第二定律有:
⑩
联解⑤⑥⑦⑧⑨⑩得:
,方向垂直纸面向里 ⑾
(3)粒子从M至N为类平抛运动,时间为t1;在磁场中做匀速圆周运动,时间为t2;从P至M做匀速直线运动,时间为t3。则有:
⑿
⒀
⒁
⒂
联解①⑾⑿⒀⒁⒂得:
⒃
x方向:
y方向:
联解①②③得:
(2)设粒子在N点时的速度vN与x轴成θ角,则由运动的合成与分解有:
设带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为R,圆心在O′处,过P点的速度方向与x夹角为θ′,作出轨迹如图所示。则由几何关系有:
由牛顿第二定律有:
联解⑤⑥⑦⑧⑨⑩得:
(3)粒子从M至N为类平抛运动,时间为t1;在磁场中做匀速圆周运动,时间为t2;从P至M做匀速直线运动,时间为t3。则有:
联解①⑾⑿⒀⒁⒂得:
练习册系列答案
相关题目