题目内容
在如图所示的坐标系中,第一象限y轴至bP虚线的范围内有竖直向下的匀强电场;第四象限y轴至bQ虚线的范围内有水平向里的匀强磁场,PQ与y轴间距为3L。现有一个质量为m,电量为+q的带电粒子,从坐标为(0、L)的a点以沿x轴正向的速度v0射入电场,最终恰从b点沿与x轴成45°角的方向射出。已知在Ob间粒子只穿过x轴一次,不计带电粒子的重力。(1)定性地画出带电粒子的运动轨迹,并求出从b点射出时的速度大小;
(2)计算电场强度E的大小;
(3)求粒子进入磁场的位置离O点的距离;
(4)计算磁感应强度B的大小。
(20分)(1)带电粒子先在电场中做类似平抛运动,由c点进入磁场后,在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动,其轨迹如右图所示。
由于对称性,粒子过c点时的速度方向与x轴的夹角也为45°。(2分)过c点速度沿x轴分解有
(1分)解得
(1分)(2)从a到c的过程中,运用动能定理有
(3分) 解得
(2分)(3)平抛在水平方向上做匀速直线运动:oc=v0t (1分) 平抛在竖直方向上做匀加速直线运动:
(1分) 过c点速度沿y轴分解有
(1分) 解得 oc=2L (1分)(4) bc=ob-oc=3L-2L=L 由几何关系有 bc=2Rcos45° 解得
(2分)由洛仑兹力提供向心力,有
(2分) 解得
(1分)
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