如图所示,在直角坐标系的第一、二象限内有垂直于纸面的匀强磁场,第三象限有沿Y轴负方向的匀强电场,第四象限内无电场和磁场.质量为m、带电量为q的粒子从M点以速度v0沿x轴负
◎ 题目
如图所示,在直角坐标系的第一、二象限内有垂直于纸面的匀强磁场,第三象限有沿Y轴负方向的匀强电场,第四象限内无电场和磁场.质量为m、带电量为q的粒子从M点以速度v0沿x轴负方向进入电场,不计粒子的重力,粒子经N、P最后又回到M点.设OM=L,ON=2L,则: (1)电场强度E的大小; (2)匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向; (3)粒子从M点进入电场,经NP点最后又回到M点所用的总时间. |
◎ 答案
(1)由带电粒子在电场中做类平抛运动,易知L=
E=
(2)由左手定则,匀强磁场的方向为垂直纸面向里. 根据粒子在电场中运动的情况可知,粒子带负电.粒子在电场中做类平抛运动,设到达N点的速度为v,运动方向与x轴负方向的夹角为θ,如图所示. 由动能定理得:qEL=
将(1)中的E代入可得:v=
粒子在磁场中做匀速圆周运动,经过P点时速度方向也与x轴负方向成45°角. 则OP=OM=L NP=NO+OP=3L 粒子在磁场中的轨道半径为R=NPcos45°=
(3)分类平抛运动时间和在磁场中的运动时间,PM的匀速直线运动时间. 粒子在电场中运动的时间为 t1=
设粒子在磁场中运动所用的时间为t2,有 t2=
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