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)

(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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