如图所示,真空中直角坐标系XOY,在第一象限内有垂直纸面向外的匀强磁场,在第四象限内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度的大小均为B,在第二象限内有沿x轴正向的匀强电
◎ 题目
如图所示,真空中直角坐标系XOY,在第一象限内有垂直纸面向外的匀强磁场,在第四象限内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度的大小均为B,在第二象限内有沿x轴正向的匀强电场,第三象限内有一对平行金属板M、N,两板间距为d.所加电压为U,两板间有垂直纸面向里、磁感应强度为B0的匀强磁场.一个正离子沿平行于金属板的轴线射入两板间并做直线运动,从A点(-L,0)垂直于x轴进入第二象限,从P(0,2L)进入第一象限,然后离子垂直于x轴离开第一象限,不计离子的重力,求: (1)离子在金属板间运动速度V0的大小 (2)离子的比荷
(3)从离子进入第一象限开始计时,离子穿越x轴的时刻. |
◎ 答案
(1)离子在板间做直线运动,电场力与洛伦兹力平衡 qE=qv0B0 E=
v0=
(2)离子在第二象限内做类平抛运动,离子在P点时沿y轴方向的分速度为v0,设沿x方向的分速度为vx 2L=v0t L=
解得:vx=v0 离子在P点时的速度与y轴正方向成45°角 此时v=
由几何关系可以确定离子在第一象限的轨道半径为: r=2
根据qvB=m
可得
(3)离子在第一、第二象限内的轨迹如图所示: 离子的周期T=2π
离子第一次在第一象限内运动的时间t′=
离子穿过x轴的时刻为t=n |