题目内容

如图所示,在xoy坐标系中,y>0的范围内存在着沿y轴正方向的匀强电场,在y<0的范围内存在着垂直纸面的匀强磁场(方向未画出)。已知oa=oc=cd=L, ob=L/4。现有一群带电粒子,质量为m,电荷量大小为q (重力不计),分布在y轴的a、b之间。t=0时刻,这群带电粒子以相同的初速度v0沿x轴正方向开始运动。观察到从a点出发的带电粒子恰好从d点第一次进入磁场,然后从O点第—次离开磁场。试回答:

(1)判断匀强磁场的方向;

(2)带电粒子第一次进入磁场的位置坐标x与出发点的位置坐标y的关系式;

(3)带电粒子第一次离开磁场的位置坐标x与出发点的位置坐标y的关系式;

 


解:(1)由带电粒子在电场中的偏转方向可知带负电,在根据它在磁场中的圆周运动情况,由右手定则知磁场垂直纸面向里。  (2分)

(2)粒子在电场中做类平抛运动,

水平: 

竖直:  (1分)

可得:   (1分)

从任意点(x、y)出发则有:  ;

(1分) 代入得:  (1分)

(3)对于从d点进入电场的粒子:;

   (1分)

        ; θ = 450   (1分)

;(1分)  可得:  (1分)

设从坐标y沿x轴正向射入的粒子进入磁场后的速度与x轴夹角为θ,则有

        ;

;  (1分)

因为 ; (1分)

得:; , 

这些粒子都从坐标原点O第一次离开磁场。(1分)

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