如图所示,在xOy平面的第一象限有一匀强磁场,电场的方向平行于y轴向下:在x轴和第四象限的射线OC之间有一匀强磁场,磁感应强度的大小为B,方向垂直于纸面向外,有一质量为m,
◎ 题目
如图所示,在xOy平面的第一象限有一匀强磁场,电场的方向平行于y轴向下:在x轴和第四象限的射线OC之间有一匀强磁场,磁感应强度的大小为B,方向垂直于纸面向外,有一质量为m,带有电荷量+q的粒子由电场左侧平行于x轴射入电场,粒子到x轴上A点时,速度方向与x轴的夹角为φ,A点与原点O的距离为d,接着粒子进入磁场,并垂直于OC边离开磁场,不计重力影响,若OC与x轴的夹角也为φ,求: (1)粒子在磁场中运动速度的大小; (2)匀强电场的场强大小; (3)求带电粒子再次回到y轴所用的时间. |
◎ 答案
(1)设圆周运动的半径为R,由几何关系得:R=dsin φ 由洛仑兹力公式和牛顿第二定律得qvB=
解得:v=
(2)质点在电场中的运动为类平抛运动.设质点射入电场的速度为v0,在电场中的加速度为a,运动时间为t,则有:v0=vcosφ vsinφ=at d=v0t 解得:a=
设电场强度的大小为E,由牛顿第二定律得 qE=ma 解得:E=
(3)质点在电场中的运动为类平抛运动.设时间为t1,则:t1=
在匀强磁场中做匀速圆周运动,设时间为:t2则: t2=
离开磁场后做匀速直线运动,设经过时间t3再次回到y轴.则: t3=
所以质点再次回到y轴的时间是:t=t1+t2+t3=
答:(1)粒子在磁场中的速度为
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