题目内容

24.

如图所示,在y>0的空间中存在匀强电场,场强沿y轴负方向;在y<0的空间中,存在匀强磁场,磁场方向垂直xy平面(纸面)向外。一电量为q、质量为m的带正电的运动粒子,经过y轴上y=h处的点P1时速率为v0,方向沿x轴正方向;然后,经过x轴上x=2h处的P2点进入磁场,并经过y轴上y=-2h处的P3点。不计重力。求:

(1)电场强度的大小。

(2)粒子到达P2时速度的大小和方向。

(3)磁感应强度的大小。

24.

(1) 粒子在电场、磁场中运动的轨迹如图所示。设粒子由P1到P2的时间为t,电场强度的大小为E,粒子在电场中的加速度为a,由牛顿第二定律和运动学公式有:

qE=ma                  ①

v0t=2h                   ②

h=at2                                 ③

由①、②、③式解得

E=               ④

(2)粒子到达P2时速度沿x方向的分量仍为v0,以v1表示速度沿y方向分量的大小,v表示速度的大小,θ表示速度和x轴的夹角,则有

v=2ah                ⑤

v=          ⑥

tgθ=             ⑦

由②、③、⑤式得

v1=v0                                        ⑧

由⑥、⑦、⑧式得

v=v0                               ⑨

θ=45°                ⑩

(3)设磁场的磁感应强度为B,在洛伦兹力作用下粒子做匀速圆周运动,由牛顿第二定律

qvB=            ⑾

r是圆周的半径、此圆周与x轴和y轴的交点为P2、P3,因为OP2=OP3,θ=,由几何关系可知,连线P2P3为圆轨道的直径,由此可求得

r=h                 ⑿

由⑨、⑾、⑿可得:

B=                ⒀

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