如图所示,平面坐标系Oxy中,在y>0的区域存在沿y轴负方向的匀强电场,场强大小为E,在-h<y<0的区域Ⅰ中存在垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B,在y<-h的区域Ⅱ中存在

◎ 题目

如图所示,平面坐标系Oxy中,在y>0的区域存在沿y轴负方向的匀强电场,场强大小为E,在-h<y<0的区域Ⅰ中存在垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B,在y<-h的区域Ⅱ中存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为2B.Ay轴上的一点, Cx轴上的一点.一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子以某一初速度沿x轴正方向从A点进入电场区域,继而通过C点以速度方向与x轴夹角为φ=30°进入磁场区域Ⅰ,并以垂直边界y=-h的速度进入磁场区域Ⅱ.粒子重力不计.试求:(1)粒子经过C点时的速度大小v;
(2)A、C两点与O点间的距离y0、x0
(3)粒子从A点出发,经过多长时间可回到y=y0处?

◎ 答案

(1) (2) (3)

◎ 解析

(1)由题可知粒子在磁场Ⅰ中圆运动的圆心角为60°,相应圆运动半径为:

    ①…… 1分
         ②……1分    可知      ③……1分
      ④……2分
(2)粒子在电场中做类平抛运动,有:
     ⑤……1分
      ⑥……1分
      ⑦……1分
可知:   ⑧……2分     
     ⑨……2分           ⑩……2分
(3)根据运动对称性可知:
第一次返回y=y0前在磁场Ⅰ中运动的总时间       11……2分
在磁场Ⅱ中运动的总时间       12……2分
故第一次返回y=y0前运动的总时间      13……2分
之后运动呈周期性,故返回y=y0前运动的总时间
         14……2分
评分标准:(1)问5分,(2)问9分,(3)问8分,共22分。

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,平面坐标系Oxy中,在y>0的区域存在沿y轴负方向的匀强电场,场强大小为E,在-h<y<0的区域Ⅰ中存在垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B,在y<-h的区域Ⅱ中存在…”主要考查了你对  【带电粒子在匀强磁场中的运动】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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