题目内容

如图所示,在直角坐标系的第Ⅰ象限存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度B=0.2T,第Ⅳ象限分布着竖直向上的匀强电场,场强。现从图中M(1.8,-1.0)点由静止释放一比荷C/kg的带正电的粒子,该粒子经过电场加速后经x轴上的P点进入磁场,在磁场中运动一段时间后经y轴上的N点离开磁场。不计重力,求:

(1)N点的纵坐标;

(2)若仅改变匀强电场的场强大小,粒子仍由M点释放,为使粒子还从N点离开场区,求电场强度改变后的可能值。

解:⑴设微粒质量为m,带电量为q,进入磁场时速度为v,在磁场中偏转半径为R,则:

……………………⑴(3分)

…………………… ……⑵(3分)

由以上两式及已知条件q/m=2×105C/kg计算可得R=1.0m。如此可做出微粒在磁场中运动轨迹如图所示。利用几何关系可得:

……………⑶(3分)

R=1m代入可得:m……⑷(1分)

⑵若减小电场的场强,微粒有可能经两次偏转后再从N点离开磁场,如图(1分)。

设微粒在磁场中运动半径为r,利用几何关系得:

………………………⑸(2分)

代入数据解上式可得:

r1=0.6;r2=0.75……………………………………⑹(2分)

因:………………………………………⑺(1分)

联立⑴⑺两式,将r1=0.6;r2=0.75代入后可解得:

E1=1.44×103V/m   E2=2.25×103V/m ……………⑻(4分)

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