题目内容

如图,在xOy平面第一象限整个区域分布一匀强电场,电场方向平行y轴向下.在第四象限内存在一有界匀强磁场,左边界为y轴,右边界为的直线,磁场方向垂直纸面向外.一质量为m、带电量为+q的粒子从y轴上P点以初速度v0垂直y轴射入匀强电场,在电场力作用下从x轴上Q点以与x轴正方向45°角进入匀强磁场.已知OQ=l,不计粒子重力.求:

(1)P与O两点的距离;

(2)要使粒子能再进入电场,磁感应强度B的取值范围;

(3)要使粒子能第二次进入磁场,磁感应强度B的取值范围.

 

(1)设粒子进入电场时y方向的速度为vy

              (2分)                       

设粒子在电场中运动时间为t

              (1分)                                          

           (2分)                         

由以上各式,得

                             (1分)

(注:此问解法较多,可视具体情况给分)

(2)粒子刚好能再进入电场的轨迹如图所示,设此时的轨迹半径为r1

                                           

              2分

粒子在磁场中的速度

   1分

根据牛顿第二定律

              1分

要使粒子能再进入电场,磁感应强度B的范围

   2分

(3)要使粒子刚好能第二次进入磁场的轨迹如图.

粒子从P到Q的时间为t,则粒子从C到D的时间为2t,所以

     (1分)

  (1分)

设此时粒子在磁场中的轨道半径为r2,由几何关系

     (1分)

           

根据牛顿第二定律

         (1分)

要使粒子能第二次进磁场,磁感应强度B的范围

             (1分)

即      (1分)

解析:略

 

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