题目内容
如图所示,在
轴上方有一竖直向下的匀强电场区域,电场强度为
。
轴下方分布有很多磁感应强度为
的条形匀强磁场区域,其宽度均为为
,相邻两磁场区域的间距为
。现将一质量为
、电荷量为
的带正电的粒子(不计重力)从
轴上的某处静止释放。
(1)若粒子从坐标(0,
)点由静止释放,要使它经过
轴下方时,不会进入第二磁场区,
应满足什么条件?
(2)若粒子从坐标(0,
)点由静止释放,求自释放到第二次过
轴的时间。
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解:(1)粒子经电场加速,经过
轴时速度大小为
,满足:
-------------1分
之后进入下方磁场区,依据题意可知运动半径应满足:
-------------1分
又
-------------1分
由以上三式可得:
-------------1分
(2)当粒子从
的位置无初速释放后,先在电场中加速,加速时间为
满足
![]()
解得
-------------1分
进入磁场的速度大小为
,圆周运动半径为![]()
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解得![]()
-------------1分
![]()
解得:
-------------1分
根据粒子在空间运动轨迹可知,它最低能进入第二个磁场区
它在磁场区共运动时间为半个圆周运动的时间
-------------2分
它经过第一无磁场区时运动方向与
轴的夹角
满足:
所以它在无磁场区的路程
-------------1分
无磁场区运动时间
-------------1分
总时间
-------------1分
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