题目内容
(1)求该带电粒子射出电场时的位置坐标;
(2)为了使该带电粒子能从坐标为(0.1m,-0.05m)的点回到电场,可在紧邻电场的右侧一正方形区域内加匀强磁场,试求所加匀强磁场的磁感应强度大小和正方形区域的最小面积.
分析:粒子进入电场后做类平抛运动,将射出电场的速度进行分解,根据沿电场方向上的速度,结合牛顿第二定律求出运动的时间,从而得出类平抛运动的水平位移和竖直位移,即得出射出电场的坐标.
先求出粒子射出电场的速度,然后根据几何关系确定在磁场中的偏转半径,然后根据公式R=
求得磁场强度,最后确定磁场的最小面积.
先求出粒子射出电场的速度,然后根据几何关系确定在磁场中的偏转半径,然后根据公式R=
| mv |
| qB |
解答:解:(1)带正电粒子在磁场中做匀速圆周运动,
有qv0B=m
解得r=0.20m=R
根据几何关系可知,带点粒子恰从O 点沿x轴进入电场,带电粒子做类平抛运动.设粒子到达电场边缘时,
竖直方向的位移为y,有l=v0t,y=
t2
联立解得y=0.05m,
所以粒子射出电场时的位置坐标为(0.1m,0.05m).
(2)粒子飞离电场时,沿电场方向速度vy=at=5.0×103m/s=v0,
粒子射出电场时速度v=
v0,
由几何关系可知,粒子在正方形区域磁场中做圆周运动半径r′=
m,
由qvB′=m
解得B′=4T.
正方形区域最小面积S=(2r′)2=0.02m2
答:(1)求该带电粒子射出电场时的位置坐标(0.1m,0.05m);
(2)为了使该带电粒子能从坐标为(0.1m,-0.05m)的点回到电场,可在紧邻电场的右侧一正方形区域内加匀强磁场,试求所加匀强磁场的磁感应强度大小和正方形区域的最小面积0.02m2.
有qv0B=m
| ||
| r |
根据几何关系可知,带点粒子恰从O 点沿x轴进入电场,带电粒子做类平抛运动.设粒子到达电场边缘时,
竖直方向的位移为y,有l=v0t,y=
| 1 |
| 2 |
| qE |
| m |
联立解得y=0.05m,
所以粒子射出电场时的位置坐标为(0.1m,0.05m).
(2)粒子飞离电场时,沿电场方向速度vy=at=5.0×103m/s=v0,
粒子射出电场时速度v=
| 2 |
由几何关系可知,粒子在正方形区域磁场中做圆周运动半径r′=
| ||
| 20 |
由qvB′=m
| v2 |
| r′ |
解得B′=4T.
正方形区域最小面积S=(2r′)2=0.02m2
答:(1)求该带电粒子射出电场时的位置坐标(0.1m,0.05m);
(2)为了使该带电粒子能从坐标为(0.1m,-0.05m)的点回到电场,可在紧邻电场的右侧一正方形区域内加匀强磁场,试求所加匀强磁场的磁感应强度大小和正方形区域的最小面积0.02m2.
点评:本题考查了带电粒子在电场中和磁场中的运动,解法都是常规方法,关键是知道磁场区域的最小边长等于粒子做圆周运动的直径.
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