题目内容
如图所示,在平面直角坐标系xoy平面x≥0某区域内,有一匀强磁场区,y轴是磁场左侧的理想边界,直线NM是磁场右侧的理想边界,它与y轴的夹角为α。在x≤0的区域内有与坐标系xoy在同一平面的匀强电场,方向水平向右,其电场强度的大小为E。有一质量为m,带电量为+q的粒子(粒子的重力不计),从x轴上的A(-b、0)(b为已知常数)点由静止释放,粒子进入磁场后直接从磁场的右边界射出,粒子射出磁场时的速度方向垂直于直线NM。已知N点坐标为(0、-L),(L为已知常数)
(1)求粒子从A点由静止释放,直到射出磁场所需的时间t;
(2)若将粒子从A点右侧某位置释放,粒子从图中G点直接射出磁场,且与直线NM所成的角∠NGD为锐角;将粒子从A点左侧某位置释放,粒子从图中C点直接射出磁场,且与直线NM所成的角∠NCH为钝角,两次射出时速度方向的反向延长线即图中直线HC与DG的反向延长线的夹角为△θ,粒子两次在磁场中运动的时间差为△t,求:
的比值。
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【解 析】
(1)设带电粒子在电场中加速进入磁场时的速度为
,
(2分)
设粒子在电场中做匀加速直线运动的时间
,
得:
(2分)
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粒子从A点由静止释放,到射出磁场的时间:
(2分)
(2)粒子在磁场中做匀速圆周运动,由![]()
代入得:
(2分)
从A点的左、右两侧某位置分别释放的粒子,分别从C、G两点直接射出磁场,过两速度的反向延长线的交点作一垂直于直线NM的垂线,与两速度反向延长线的夹角分别为θ1、θ2,粒子的圆心分别为图中的点E、F,对应的圆心角分别为:α-θ1、α +θ2;从C点射出的粒子运动时间:
(2分)
从G点射出的粒子运动时间:
(2分)
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