题目内容

11.如图所示,在等腰直角三角形OAB区域内存在垂直于纸面的匀强磁场B和纸面内平行于AB的水平方向的匀强电场E,一带电粒子以初速度v0从三角形O点沿斜边中线OC做匀速直线运动,不计重力.现让该粒子仍以初速度v0从O点沿OC射入,若此区域只存在电场E时,该粒子刚好从A点射出;若只存在磁场B时,该粒子将做匀速圆周运动,则下列说法正确的是(  )
A.若只存在磁场B,该粒子从OB边射出
B.若只存在磁场B,该粒子从BC边射出
C.若只存在电场E,该粒子经过A点的速度大小为$\sqrt{5}$v0
D.该粒子分别在只有电场E或磁场B时的区域中运动的时间之比为$\frac{4}{π}$

分析 带电粒子刚好以某一初速度从三角形0点沿角分线0C做匀速直线运动,则电场力等于洛伦兹力,只有磁场时粒子做类平抛运动,只有磁场时,粒子做匀速圆周运动,根据平抛运动的基本规律及圆周运动的半径公式、周期公式即可求解.

解答 解:A、同时存在电场及磁场时,qE=qv0B.只有电场E时,设OC=L,t1=$\frac{L}{{v}_{0}}$,L=$\frac{1}{2}$at2,解得a=$\frac{qE}{m}$=$\frac{2{{v}_{0}}^{2}}{L}$,类平抛运动中AC方向分速度为vy=at1=2v0,合速度为$\sqrt{5}$v0.
当只有磁场时,qv0B=m$\frac{{v}_{0}^{2}}{r}$,解得r=$\frac{L}{2}$.轨迹如图,从OB边出磁场,AC正确,B错误.

D、粒子在磁场中转过90°,时间t2=$\frac{\frac{π}{2}\frac{L}{2}}{{v}_{0}}$=$\frac{πL}{4{v}_{0}}$,所以$\frac{{t}_{1}}{{t}_{2}}$=$\frac{L}{{v}_{0}}$$\frac{4{v}_{0}}{πL}$=$\frac{4}{π}$,D正确.
故选:ACD.

点评 解答本题要抓住带电粒子刚好以某一初速度做匀速直线运动,则电场力等于洛伦兹力这一条件解题;同时知道带电粒子在电场、磁场中的运动情况,结合平抛运动的基本规律及圆周运动的半径公式、周期公式求解,难度适中.

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