真空中的竖直平面内有一直角坐标系,存在图示的矩形区域(L×L和L×3L)的匀强电场和匀强磁场,矩形区域的上边界平齐,形状和尺寸如图。一质量为m带电量为+q的带电粒子(不计重力

◎ 题目

真空中的竖直平面内有一直角坐标系,存在图示的矩形区域(L×L和L×3L)的匀强电场和匀强磁场,矩形区域的上边界平齐,形状和尺寸如图。一质量为m带电量为+q的带电粒子(不计重力)以速度v0从坐标原点O(O是电场左边界的中点)沿x轴正方向射出,经过一段时间后射出磁场。已知场强大小为,磁感应强度大小为,方向如图所示。试求粒子射出磁场的点的坐标和整个运动时间。

◎ 答案

解:粒子先在电场中做类平抛运动,设粒子射出电场时的速度为v,速度方向与x轴正向的夹角为θ,由平抛运动规律可得:

      
      
      
      
      

解以上方程可得:
由以上结果可知,粒子恰好从电场的最低点进入磁场,后在洛伦兹力的作用下,做匀速圆周运动,由牛顿第二定律可得:,解得:
由对称性可知,粒子在磁场中偏转60°,故知AC之间的距离为L,得到穿出磁场时的坐标为(L ,
粒子在磁场中运动的时间为:
故从开始释放到穿出磁场的总时间为:

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“真空中的竖直平面内有一直角坐标系,存在图示的矩形区域(L×L和L×3L)的匀强电场和匀强磁场,矩形区域的上边界平齐,形状和尺寸如图。一质量为m带电量为+q的带电粒子(不计重力…”主要考查了你对  【带电粒子在复合场中的运动】  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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