题目内容

如图甲所示,图的右侧MN为一竖直放置的荧光屏,O为它的中点,OO’与荧光屏垂直,且长度为l.在MN的左侧空间内存在着方向水平向里的匀强电场,场强大小为E.乙图是从甲图的左边去看荧光屏得到的平面图,在荧光屏上以O为原点建立如图的直角坐标系.一细束质量为m、电量为q的带电粒子以相同的初速度v0从O’点沿O’O方向射入电场区域.粒子的重力和粒子间的相互作用都可忽略不计.

(1)若再在MN左侧空间加一个匀强磁场,使得荧光屏上的亮点恰好位于原点O处,求这个磁场的磁感强度的大小和方向.

(2)如果磁感强度B的大小保持不变,但把方向变为与电场方向相同,则荧光屏上的亮点位于图中A点处,已知A点的纵坐标,求A点横坐标的数值.

答案:
解析:

解:(1)磁场方向竖直向上,受到的磁场力方向才与电场力方向相反.

由于qE=qv0B,解得磁感强度的大小B=E/v0

(2)以OO’方向为z轴正方向,与x,y组成空间直角坐标系.磁场改变方向后,粒子在yOx平面内的运动是匀速圆周运动,轨迹如图所示.设圆半径为R,根据几何关系有R2-l2=(R-y)2,解出,可知θ=60°.

粒子沿x方向的分运动是初速为零的匀加速直线运动,时间,得


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