题目内容

(2012四川资阳二模)如图所示,在直角坐标系的第一、二象限内有垂直于纸面的匀强磁场,第三象限有沿y轴负方向的匀强电场;第四象限无电场和磁场。现有一质量为m、电荷量为q的粒子以速度v0y轴上的M点沿x轴负方向进入电场,不计粒子的重力,粒子经x轴上的N点和P点最后又回到M点,设OM=LON=2L。求:

(1)电场强度E的大小;

(2)匀强磁场的磁感应强度的大小和方向;

(3)粒子从M点进入电场经NP点最后又回到M点所用的时间。

解:

(1)粒子从MN运动过程为类平抛运动,设运动时间为t1,根据运动的分解有:

x方向:                                  …………………①

y方向:                                  …………………②

                                   …………………③

联解①②③得:                            …………………④

(2)设粒子在N点时的速度轴成θ角,则由运动的合成与分解有:

          …………⑤

         ………⑥

设带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为R,圆心在O′处,过P点的速度方向与x夹角为θ′,作出轨迹如图所示。则由几何关系有:

                        ………⑦

                                  …………………⑧

               …………………⑨

由牛顿第二定律有:

                                   …………………⑩

联解⑤⑥⑦⑧⑨⑩得:

,方向垂直纸面向里。       …………………⑾

(3)粒子从MN为类平抛运动,时间为t1;在磁场中做匀速圆周运动,时间为t2;从PM做匀速直线运动,时间为t3。则有:

                                  …………………⑿

                       …………………⒀

                                  …………………⒁

                             …………………⒂

联解①⑾⑿⒀⒁⒂得:              ……⒃

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