题目内容
如图所示,在坐标系xOy中,第一象限除外的其它象限都充满匀强磁场,磁感应强度都为B = 0.12T、方向垂直纸面向内.P是y轴上的一点,它到坐标原点O的距离l = 0.40m.一比荷
C/kg的带正电粒子从P点开始进入匀强磁场中运动,初速度
m/s、方向与y轴正方向成夹角θ= 53°并与磁场方向垂直.不计粒子的重力作用.已知sin53°=0.8,cos53°=0.6,求:
(1)粒子在磁场中运动的轨道半径R.
(2)在第一象限中与x轴平行的虚线上方的区域内充满沿x轴负方向的匀强电场(如图),粒子在磁场中运动一段时间后进入第一象限,最后恰好从P点沿初速度的方向再次射入磁场.求匀强电场的电场强度E和电场边界(虚线)与x轴之间的距离d.
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参考解答:
(1)粒子在磁场区域内运动,有
①(2分)
可得粒子运动的轨道半径
②(1分)
代入数据解得
R = 0.50m ③(2分)
(2)通过作图可知(如图),粒子运动轨迹的圆心A恰好落在x轴上。 ④(2分)
由几何关系可知:粒子从C点进入第一象限时的位置坐标为
= 0.20m ⑤(2分)
粒子进入匀强电场后做类平抛运动,设粒子在电场运动时间为t,加速度为a,则
⑥(1分)
⑦(1分)
⑧(1分)
⑨(1分)
粒子运动到P点时,有
⑩(1分)
由以上各式,代入数据解得电场强度
N/C ⑾(2分)
电场边界(虚线)与x轴之间的距离
d=0.10m ⑿(2分)