如图1所示,在x轴上0到d范围内存在电场(图中未画出),x轴上各点的电场沿着x轴正方向,并且电场强度大小E随x的分布如图2所示;在x轴上d到2d范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场
◎ 题目
如图1所示,在x轴上0到d范围内存在电场(图中未画出),x轴上各点的电场沿着x轴正方向,并且电场强度大小E随x的分布如图2所示;在x轴上d到2d范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B.一质量为m,电量为+q粒子沿x轴正方向以一定速度从O点进入电场,最终粒子恰从坐标为(2d,
(1)求在x=0.5d处,粒子的加速度大小a; (2)求粒子在磁场中的运动时间t; (3)类比是一种常用的研究方法.对于直线运动,教科书中讲解了由v-t图象求位移的方法.请你借鉴此方法,并结合其他物理知识,求电场对粒子的冲量大小I. |
◎ 答案
(1)由图象,x=0.5d处,电场强度为E=0.5E0,由牛顿第二定律得: qE=ma 解得:a=
(2)在磁场中运动轨迹如图,设半径为R,由几何关系 R2=d2+(R-
解得:R=
设圆弧所对圆心为α,满足:sinα=
解得:α=
粒子在磁场中做圆周运动,设在磁场中运动的周期为T,粒子在磁场的运动速率为v, 圆运动半径为R,根据牛顿第二定律: qvB=m
粒子运动的周期T=
所以,粒子在磁场中运动时间t= |