(18分)如图所示,在直角坐标系平面的第II象限内有半径为的圆分别与x轴、y轴相切于C(,0)、D(0,)两点,圆内存在垂直于平面向外的匀强磁场,磁感应强度B.与轴平行且指向负方向

◎ 题目

(18分)如图所示,在直角坐标系平面的第II象限内有半径为的圆分别与x轴、y轴相切于C(,0)、D(0,)两点,圆内存在垂直于平面向外的匀强磁场,磁感应强度B.与轴平行且指向负方向的匀强电场左边界与轴重合,右边界交轴于G点,一带正电的粒子A(重力不计)电荷量为、质量为,以某一速率垂直于轴从C点射入磁场,经磁场偏转恰好从D点进入电场,最后从G点以与轴正向夹角45°的方向射出电场.求:

(1)OG之间距离;
(2)该匀强电场电场强度E;
(3)若另有一个与A的质量和电荷量相同、速率也相同的正粒子,从C点沿与轴负方向成30°角的方向射入磁场,则粒子再次回到轴上某点时,该点坐标值为多少?

◎ 答案

(1)  (2)   (3)

◎ 解析


试题分析:(1)设粒子A速率为,其轨迹圆圆心在O点,故A运动到D点时速度与y垂直,粒子A从D至F做类平抛运动,令其加速度为a,在电场中运行的时间为t,则有:
     ① (2分)
   ②   (2分)
联立①②两式解得:,故 ③   (2分)
(2)粒子A的轨迹圆半径为R,由, 得:   ④  (2分)
  ⑤  (1分)
联立①③⑤式得  ⑥    (2分)
解得:  ⑦  (1分)

(3)令粒子轨迹圆圆心为,因为,以为圆心,为半径做的轨迹圆交圆形磁场于H点,则四边形为菱形,故轴,令粒子从J点射出电场,交x轴于K点,因与粒子A在电场中的运动类似,.   (2分)
,又,解得  (3分)
粒子再次回到x轴上的坐标为     (2分)

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