如图所示,在坐标系Oxy的第一象限中存在沿y轴正方向的匀强电场,场强大小为E.在其他象限中存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里.A是y轴上的一点,它到坐标原点O的距离为h;C是

◎ 题目

如图所示,在坐标系Oxy的第一象限中存在沿y轴正方向的匀强电场,场强大小为E.在其他象限中存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里.A是y轴上的一点,它到坐标原点O的距离为h;C是x轴上的一点,到O的距离为l.一质量为m、电荷量为q的带负电的粒子以某一初速度沿x轴方向从A点进入电场区域,继而同过C点进入磁场区域,并再次通过A点,此时速度与y轴正方向成锐角.不计重力作用.试求:
(1)粒子经过C点时速度的大小和方向(用tanθ表示即可);
(2)磁感应强度的大小B.
魔方格

◎ 答案

(1)以a表示粒子在电场作用下的加速度,有qE=ma     ①
加速度沿y轴负方向.设粒子从A点进入电场时的初速度为v0,由A点运动到C点经历的时间为t,
则有 h=
1
2
at2
   ②
l=v0t        ③
由①②得:v0=l

a
2h

 设粒子从C点进入磁场时的速度为v,v垂直于x轴的分量v1=

2ah

由①④⑤式得  v=

v02+v12
=

qE(4h2+l2)
2mh

设粒子经过C点时的速度方向与x轴夹角为α,则有tanα=
v1
v0

  由④⑤⑦式得α=arctan
2h
l

(2)粒子从C点进入磁场后在磁场中做速率为v的圆周运动.若圆周的半径为R,则有qvB=m
v2
R

设圆心为P,则PC必与过C点的速度垂直,且有
.
PC
=
.
PA
=R
.用β表示PA与y轴的夹角,

魔方格

由几何关系得Rcosβ=Rcosα+h⑩
Rsinβ=l-RsinαⅠ
由⑧⑩Ⅰ式得:R=
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