题目内容

在xoy直角坐标系中,第Ⅰ象限内分布着方向垂直纸面向里的匀强磁场,第Ⅱ象限内分布着方向沿y轴负方向的匀强电场.初速度为零、带电量为q、质量为m的离子经过电压为U的电场加速后,从x上的A点垂直x轴进入磁场区域,经磁场偏转后过y轴上的P点且垂直y轴进入电场区域,在电场偏转并击中x轴上的C点.已知OA=OC=d.求:
(1)电场强度E
(2)磁感强度B的大小.
分析:(1)粒子在电场中做类平抛运动,水平方向做匀速直线运动,竖直方向做匀加速直线运动,由平抛运动的知识可求得电场强度为E.
(2)粒子在磁场中做匀速圆周运动,由几何关系可得出半径,由洛仑兹力充当向心力可得出磁感应强度B;
解答:解:设带电粒子经电压为U的电场加速后获得速度为v,由qU=
1
2
mv2
  ①
带电粒子进入磁场后,洛仑兹力提供向心力,由牛顿第二定律:qBv=
mv2
r
  ②
依题意可知:r=d
带电粒子在电场中偏转,做类平抛运动,设经时间t从P点到达C点,由运动学公式得
  d=
1
2
at2
 ④
  d=vt  ⑤
又qE=ma  ⑥
联立①④⑤⑥可解得:E=
4U
d
  ⑦
联立①②③可解得:B=
2qUm
qd
…⑧
答:
(1)电场强度E为
4U
d

(2)磁感强度B的大小为
2qUm
qd
点评:本题为带电粒子在电场、磁场中的运动类题目,若粒子垂直磁场进入,则粒子做匀速圆周运动,若垂直电场线进入电场粒子做类平抛运动.
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