某直角坐标系中,在第四象限有一平行与X轴正方向相同的匀强电场,其余的所有区域也存在同样大小的匀强电场,但方向与Y轴正方向相同,同时在X轴的正半轴有垂直纸面向里的匀强
◎ 题目
某直角坐标系中,在第四象限有一平行与X轴正方向相同的匀强电场,其余的所有区域也存在同样大小的匀强电场,但方向与Y轴正方向相同,同时在X轴的正半轴有垂直纸面向里的匀强磁场.现一质量m、电量q的电荷以速度v,45°夹角进入该直角坐标系中,如图所示,先做直线运动,后做曲线运动与X轴垂直相交于B点. (1)判断电荷的电性, (2)电场强度和磁场强度的大小分别是多少 (3)AB间的距离是多少 (4)为了让电荷能做周期性的运动,在X轴的负半轴设计了一个有界的匀强磁场即可,试求此磁场的面积. |
◎ 答案
(1)电荷在开始阶段做直线运动,受到重力、电场力和洛伦兹力,重力、电场力是恒力,电荷只有做匀速直线运动,说明电荷带正电. (2)根据平衡条件得 qE=mg,得E=
由qvB=
得B=
(3)在第一象限中,由于重力和电场力平衡,电荷做匀速圆周运动,其半径为r=
电荷运动的轨迹如图,根据几何知识得, AB间距离为S=(1+
(4)在X轴的负半轴,电荷先沿水平做匀速直线运动,再做匀速圆周运动.轨迹如图. 设匀速圆周运动半径为R,则(1+
解得 R= |