如图所示,在矩形ABCD区域内,对角线BD以上的区域存在有平行于AD向下的匀强电场,对角线BD以下的区域存在有垂直于纸面的匀强磁场(图中未标出),矩形AD边长为L,AB边长为2L.一

◎ 题目

如图所示,在矩形ABCD区域内,对角线BD以上的区域存在有平行于AD向下的匀强电场,对角线BD以下的区域存在有垂直于纸面的匀强磁场(图中未标出),矩形AD边长为L,AB边长为2L.一个质量为m、电荷量为+q的带电粒子(重力不计)以初速度v0从A点沿AB方向进入电场,在对角线BD的中点P处进入磁场,并从DC边上以垂直于DC边的速度离开磁场(图中未画出),求:
(1)电场强度E的大小和带电粒子经过P点时速度v的大小和方向;
(2)磁场的磁感应强度B的大小和方向.
魔方格

◎ 答案

(1)带电粒子在电场中做类平抛运动,则水平方向:L=v0t
           竖直方向:
1
2
L=
1
2
qE
m
t

              解得:E=
m
v20
qL

        在竖直方向粒子做匀变速运动竖直分速度为vy,则有
           2
qE
m
L
2
=
v2y

      代入得:vy=v0
P点的速度为v=

2
v0

速度与水平方向的夹角为θ
 
tanθ=
vy
v0
=1

     所以:θ=450
 (2)由几何关系可知:粒子在磁场中转过的圆心角为45°   
    
魔方格

sin45°=
L
2
r

       得:r=

2
2
L

粒子在磁场中做匀速圆周运动
qvB=m
v
r

得:B=
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