如图所示,在xoy坐标平面的第一象限内有一沿y轴正方向的匀强电场,在第四象限内有一垂直于平面向里的匀强磁场,现有一质量为m、电量为+q的粒子(重力不计)从坐标原点O射入磁场
◎ 题目
如图所示,在xoy坐标平面的第一象限内有一沿y轴正方向的匀强电场,在第四象限内有一垂直于平面向里的匀强磁场,现有一质量为m、电量为+q的粒子(重力不计)从坐标原点O射入磁场,其入射方向与y的方向成45°角.当粒子运动到电场中坐标为(3L,L)的P点处时速度大小为v0,方向与x轴正方向相同.求: (1)粒子从O点射入磁场时的速度v; (2)匀强电场的场强E0和匀强磁场的磁感应强度B0. (3)粒子从O点运动到P点所用的时间. |
◎ 答案
若粒子第一次在电场中到达最高点P,则其运动轨迹如图所示. 粒子在O点时的速度大小为v,OQ段为圆周,QP段为抛物线.根据对称性可知,粒子在Q点时的速度大小也为v,方向与x轴正方向成45°角,可得: V0=vcos45° 解得:v=
(2)在粒子从Q运动到P的过程中,由动能定理得: -qEL=
解得:E=
又在匀强电场由Q到P的过程中, 水平方向的位移为:x=v0t1 竖直方向的位移为:y=
可得XQP=2L,OQ=L 由OQ=2Rcos45°故粒子在OQ段圆周运动的半径:R=
得B0=
(3)在Q点时,vy=v0tan45°=v0 设粒子从Q到P所用时间为t1,在竖直方向上有:t1=
粒子从O点运动到Q所用的时间为:t2=
则粒子从O点运动到P点所用的时间为:t总=t1+t2=
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