题目内容

如图所示,在xoy坐标平面的第一象限内有一沿y轴负方向的匀强电场,在第四象限内有一垂直于平面向里的匀强磁场,现有一质量为m、电量为+q的粒子(重力不计)从坐标原点O射入磁场,其入射方向与y的方向成45°角。当粒子运动到电场中坐标为(3L,L)的P点处时速度大小为v0,方向与x轴正方向相同。求:

(1)粒子从O点射入磁场时的速度v;

(2)匀强电场的场强E0和匀强磁场的磁感应强度B0;

(3)粒子从O点运动到P点所用的时间.

若粒子第一次在电场中到达最高点P,则其运动轨迹如图所示。        (2分)

粒子在O点时的速度大小为v,OQ段为圆周,QP段为抛物线。根据对称性可知,粒子在Q点时的速度大小也为v,方向与x轴正方向成45°角,可得:

V0=vcos45°                         (2分)

解得:v=v0                        (1分)

(2)在粒子从Q运动到P的过程中,由动能定理得:

-qEL=mv02-mv2                            (2分)

解得:E=                             (1分)

又在匀强电场由Q到P的过程中,

水平方向的位移为                        (1分)

竖直方向的位移为                     (1分)

可得XQP=2L,OQ=L                            (2分)

由OQ=2RCOS45°故粒子在OQ段圆周运动的半径:R=L 及

                             (2分)

(3)在Q点时,vy=v0tan45°=v0                     (1分)

设粒子从Q到P所用时间为t1,在竖直方向上有:t1==        (1分)

粒子从O点运动到Q所用的时间为:t2=                (1分)

则粒子从O点运动到P点所用的时间为:t总=t1+t2=+=    (1分)

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