题目内容

如图所示,在匀强电场中建立直角坐标系xoy,y轴竖直向上,一质量为m、电荷量为+q的微粒从x轴上的M点射出,方向与x轴夹角为θ,微粒恰能以速度v做匀速直线运动,重力加速度为g。

(1)求匀强电场场强E的大小及方向;

(2)若再叠加一圆形边界的匀强磁场,使微粒能到达x轴上的N点,M、N两点关于原点o对称,,微粒运动轨迹也关于y轴对称。己知所叠加磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直xoy平面向外。求磁场区域的最小面积S及微粒从M运动到N的时间t。

 

(1),E的方向竖起向上 (2)

【解析】

试题分析:(1)当微粒在电场中做匀速直线运动时,它所受的电场力与重力平衡,则有: ①

解得:,E的方向竖起向上 ②

(2) 微粒在磁场中运动,由洛仑兹力和向心力公式得: ③

解得: ④

如图所示,当PQ为圆形磁场的直径时,圆形磁场面积最小

由几何知识可得: ⑤

其面积 ⑥

又由圆周运动规律可得: ⑦

根据几何关系可知偏转角为2θ,则在磁场中运动的时间: ⑧

又 ⑨

则有:从M到P和从Q到N的运动时间相等,则 ⑩

故微粒从M运动到N的时间:

考点:本题考查了带电粒子在匀强磁场中的运动。

 

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