题目内容
如图所示,空间分布着方向平行于纸面且与场区边界垂直的有界匀强电场,电场强度为E、场区宽度为L。在紧靠电场右侧的圆形区域内,分布着垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度B未知,圆形磁场区域半径为r。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从A点由静止释放后,在M点离开电场,并沿半径方向射入磁场区域,然后从N点射出,O为圆心,∠MON=120°,粒子重力可忽略不计。求:
(1)粒子经电场加速后,进入磁场时速度的大小;
(2)匀强磁场的磁感应强度B的大小;
(3)粒子从A点出发到N点离开磁场经历的时间。
![]()
(1)设粒子经电场加速后的速度为v,根据动能定理有
qEL=
mv2 (3分)
解得:
(2分)
(2)粒子在磁场中完成了如图所示的部分圆运动,设其半径为R,因洛仑兹力提供向心力,
![]()
所以有qvB= (2分)
由几何关系得
(3分)
所以
(2分)
(3)设粒子在电场中加速的时间为
,在磁场中偏转的时间为![]()
粒子在电场中运动的时间t1=
=
(2分)
粒子在磁场中做匀速圆周运动,其周期为
(2分)
由于∠MON=120°,所以∠MO'N=60°
故粒子在磁场中运动时间 t2=
(2分)
所以粒子从A点出发到N点离开磁场经历的时间t= t1+t2 =
+
(2分)
解析:
略
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