题目内容
(20分)如图所示,在直角坐标xOy平面y轴左侧(含y轴)有一沿y轴负向的匀强电场,一质量为m,电量为q的带正电粒子从x轴上P处以速度
沿x轴正向进入电场,从y轴上Q点离开电场时速度方向与y轴负向夹角
,Q点坐标为(0,-d),在y轴右侧有一与坐标平面垂直的有界匀强磁场区域(图中未画出),磁场磁感应强度大小
,粒子能从坐标原点O沿x轴负向再进入电场.不计粒子重力,求:

(1)电场强度大小E;
(2)如果有界匀强磁场区域为半圆形,求磁场区域的最小面积;
(3)粒子从P点运动到O点的总时间.
(1)电场强度大小E;
(2)如果有界匀强磁场区域为半圆形,求磁场区域的最小面积;
(3)粒子从P点运动到O点的总时间.
(1)
(2)
(3)
试题分析:(1)设粒子从Q点离开电场时速度大小为
由动能定理得
(2)设粒子从M点进入,N点离开半圆形匀强磁场区域粒子在磁场中做匀速圆周运动半径为
由洛伦兹力提供向心力,得
若半圆形磁场区域的面积最小,则半圆形磁场区域的圆心为
半圆形磁场区域的最小面积:
(3)设粒子在匀强电场中运动时间为
设粒子在磁场中做匀速圆周运动时间为
粒子在QM、NO间做匀速直线运动时间分别为
由几何关系得QM距离
NO间距离
粒子从P点运动到O点的总时间为
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