题目内容
如图,直线MN 上方有平行于纸面且与MN成45。的有界匀强电场,电场强度大小未知;MN下方为方向垂直于纸面向里的有界匀强磁场,磁感应强度大小为B。今从MN_上的O点向磁场中射入一个速度大小为v、方向与MN成45。角的带正电粒子,该粒子在磁场中运动时的轨道半径为R。若该粒子从O点出发记为第一次经过直线MN,而第五次经过直线MN时恰好又通过O点。不计粒子的重力。求:
(1)电场强度的大小;
(2)该粒子再次从O点进入磁场后,运动轨道的半径;
(3)该粒子从O点出发到再次回到O点所需的时间。
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(1)
(2)
(3)![]()
解析:
解:粒子的运动轨迹如图,先是一段半径为R的1/4圆弧到a点,接着恰好逆电场线匀减速运动到b点速度为零再返回a点速度仍为
,再在磁场中运动一段3/4圆弧到c点,之后垂直电场线进入电场作类平抛运动。
(1)(本问共5分)
易知,
类平抛运动的垂直和平行电场方向的位移都为
① (1分)
所以类平抛运动时间为
② (1分)
又
③ (1分)
再者
④ (1分)
由①②③④可得
⑤ (1分)
(2)(本问共5分)
由平抛知识得
(1分)
所以
(1分)
[或
(2分) ]
(1分)
则第五次过MN进入磁场后的圆弧半径
(2分)
(3)(本问共6分)
粒子在磁场中运动的总时间为
⑥ (2分)
粒子在电场中的加速度为
(1分)
粒子做直线运动所需时间为
⑦ (1分)
由②⑥⑦式求得粒子从出发到第五次到达O点所需时间
(2分)