题目内容
如图所示,在y轴的右方有一匀强磁场,磁感应强度为B,方向垂直纸面向外.在x轴的下方,有一匀强电场,电场强度为E,方向平行x轴向左.有一铅板放置在y轴处,且与纸面垂直.现有一质量为m,电量为q的粒子由静止开始经过电压为U的电场加速,然后以垂直于铅板的方向从A处沿直线穿过铅板,而后从x轴上的D处以与x轴正向成角60°的方向进入电场和磁场叠加的区域,最后到达y轴上的C点.已知OD长为l,求:(1)粒子经过铅板时损失了多少动能?
(2)粒子到C点时的速度多大?
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答案:见详解
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| 带电粒子在运动过程中可忽略重力的作用.它的运动可分为三个阶段,先是在加速电场中受电场力作用作匀加速直线运动.穿过铅板后只受洛伦兹力的作用,在磁场中作匀速圆周运动.从D到C的过程中带电粒子不仅受洛伦兹力作用,还受电场力作用,此阶段运动状态较为复杂,考虑用功能关系和动量守恒、能量守恒解决较为有效.
(1)由动能定理可知带电粒子穿过铅板前的动能为Ek0=qU,由牛顿第二定律可得 根据带电粒子在磁场中的运动轨迹,由几何知识得l/R=sin60°,即
(2)从D到C只有电场力做功,而电场力做功与路径无关,根据动能定理,有
解得
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