题目内容
如图所示,在xoy坐标平面的第一象限内有沿-y方向的匀强电场,在第四象限内有垂直于平面向外的匀强磁场。现有一质量为m,带电量为+q的粒子(重力不计)以初速度v0沿-x方向从坐标为(3l,l)的P点开始运动,接着进入磁场后由坐标原点O射出,射出时速度方向与y轴方向夹角为45°,求:![]()
(1)粒子从O点射出时的速度v和电场强度E。
(2)粒子从P点运动到O点过程所用的时间。
解析:根据题意可推知:带电粒子在电场中做类平抛运动,由Q点进入磁场,在磁场中做匀速圆周运动,最终由O点射出。(轨迹如图所示)
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(1)根据对称性可知,粒子在Q点时速度大小为v,方向与-x轴方向成45°,则有:
vcos45°=v0
解得:v=![]()
在P到Q过程中:qEl=![]()
由①②解得:E=![]()
(2)粒子在Q点时沿-y方向速度大小vy=vsin45°
P到Q的运动时间:t1=![]()
P到Q沿-x方向的位移为:S=v0t1
则OQ之间的距离为:
=3l-S
粒子在磁场中的运动半径为r,则有:![]()
粒子在磁场中的运动时间:t2=![]()
粒子在由P到Q的过程中的总时间:T=t1+t2
由④⑤⑥⑦⑧⑨解得:T=(2+
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