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带电粒子在复合场中的运动
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如图，xOy平面内存在着沿y轴正方向的匀强电场，一个质量为m、带电荷量为+q的粒子从坐标原点O以速度v0沿x轴正方向开始运动。当它经过图中虚线上的M（，a）点时，撤去电场，粒子
网友投稿 2023-04-12 00:00:00 零零社区
◎ 题目
如图，xOy平面内存在着沿y轴正方向的匀强电场，一个质量为m、带电荷量为+q的粒子从坐标原点O以速度v
0
沿x轴正方向开始运动。当它经过图中虚线上的M（
，a）点时，撤去电场，粒子继续运动一段时间后进入一个矩形匀强磁场区域（图中未画出），又从虚线上的某一位置N处沿y轴负方向运动并再次经过M点。已知磁场方向垂直xOy平面（纸面）向里，磁感应强度大小为B，不计粒子的重力。试求：
（1）电场强度的大小；
（2）N点的坐标；
（3）矩形磁场的最小面积。
◎ 答案
（1）
（2）（
，
） （3）
◎ 解析
试题分析：如图是粒子的运动过程示意图。
（1） 粒子从O到M做类平抛运动，设时间为t，则有
，
解得
（2） 粒子运动到M点时速度为v，与x方向的夹角为a，则
，
tanα=v
y
/v
0
=
，即α=30°
由题意知，粒子从P点进入磁场，从N点离开磁场，
粒子在磁场中以O′点为圆心做匀速圆周运动，设半径为R，则
解得粒子做圆周运动的半径为
由几何关系知，
所以N点的纵坐标为
横坐标为
，即N点的坐标为（
，
）
（3）当矩形磁场为图示虚线矩形时的面积最小。则矩形的两个边长分别为
，
所以矩形磁场的最小面积为
◎ 知识点
专家分析，试题“如图，xOy平面内存在着沿y轴正方向的匀强电场，一个质量为m、带电荷量为+q的粒子从坐标原点O以速度v0沿x轴正方向开始运动。当它经过图中虚线上的M（，a）点时，撤去电场，粒子…”主要考查了你对 【带电粒子在复合场中的运动】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。
http://www.00-edu.com/html/202304/444778.html
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，a）点时，撤去电场，粒子继续运动一段时间后进入一个矩形匀强磁场区域（图中未画出），又从虚线上的某一位置N处沿y轴负方向运动并再次经过M点。已知磁场方向垂直xOy平面（纸面）向里，磁感应强度大小为B，不计粒子的重力。试求：
（2）（
，
） （3）
，
，
，即α=30° 
，即N点的坐标为（
，
