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.Py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

   

参考解答:

(1)粒子在磁场区域内运动,有

          (2分)

 可得粒子运动的轨道半径

             (1分)

代入数据解得

    R = 0.50m              (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)

 


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