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。
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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)
将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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