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. |
◎ 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=
l=v0t ③ 由①②得:v0=l
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=
由①④⑤式得 v=
设粒子经过C点时的速度方向与x轴夹角为α,则有tanα=
由④⑤⑦式得α=arctan
(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
设圆心为P,则PC必与过C点的速度垂直,且有
由几何关系得Rcosβ=Rcosα+h⑩ Rsinβ=l-RsinαⅠ 由⑧⑩Ⅰ式得:R= |