题目内容

25.如图所示,在坐标系Oxy的第一象限中存在沿y轴正方向的匀速磁场,场强大小为E。在其它象限中存在匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里。A是y轴上的一点,它到坐标原点O的距离为h;C是x轴上的一点,到O的距离为l。一质量为m,电荷量为q的带负电的粒子以某一初速度沿x轴方向从A点进入电场区域,继而通过C点进入磁场区域,并再次通过A点,此时速度方向与y轴正方向成锐角。不计重力作用。试求:

(1)粒子经过C点速度的大小和方向;

(2)磁感应强度的大小B。

(1)以a表示粒子在电场作用下的加速度,有
qE=ma                                     ①
加速度沿y轴负方向。设粒子从A点进入电场时的初速度为v0,由A点运动到C点经历的时间为t,则有
h=at2                                     ②
l=v0t                                        ③
由②③式得
v0=l                                   ④


设粒子从C点进入磁场时的速度为v,v垂直于x轴的分量
v1=                                  ⑤

由①④⑤式得
v1==              ⑥
设粒子经过C点时的速度方向与x轴的夹角为α,则有
tanα=                                   ⑦
由④⑤⑦式得
α=arctan                               ⑧
(2)粒子从C点进入磁场后在磁场中作速率为v的圆周运动。若圆周的半径为R,则有
qvB=m                                 ⑨
设圆心为P,则PC必与过C点的速度垂直,且有==R。用β表示与y轴的夹角,由几何关系得
Rcosβ=Rcosα+h                            ⑩
Rsinβ=l-Rsinα                           
由⑧⑩式解得
R=                      
由⑥⑨式得
                      

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