题目内容

如图所示,宽度为L=1m的某一区域存在相互垂直的匀强电场E和匀强磁场B,其大小E=2×108N/C,B=1T.一带正电的粒子以基本一初速度由M点垂直电场和磁场进入,沿直线从N点离开;若只撤去磁场,则粒子从P与水平成450角射出.
(1)求粒子的比荷
(2)若只撤去电场,则粒子以与水平方向成多少度角穿出.
分析:(1)沿着直线运动时,洛伦兹力和电场力平衡,根据平衡条件列式;撤去磁场后,做类似平抛运动,根据类平抛运动的分速度公式列式;最后联立求解即可;
(2)撤去电场后,洛伦兹力提供向心力,求出运动半径即可求出角度.
解答:解:(1)因为粒子沿直线运动,故粒子受电场力等于洛伦兹力,
Bqv=Eq 
解得:v=2×108m/s 
撤去磁场后,粒子做类平抛运动:t=
L
v

竖直方向分速度:vy=
EqL
mv

tan450=
vy
v
  
q
m
=2×108C/kg 
(2)撤去电场后粒子洛伦兹力提供向心力,
圆周运动半径r:Bqv=m
v2
r

解得:r=
mv
Bq

得:r=1m    
设穿出时角度为θ:cosθ=
L
r

得:θ=370    
答:(1)求粒子的比荷为2×108C/kg;
(2)若只撤去电场,则粒子以与水平方向成37°角穿出.
点评:本题关键是明确粒子的运动规律,然后根据平衡条件、类似平抛运动的规律及洛伦兹力提供向心力的公式列式求解,不难.
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