(19分)如图,在xoy平面上x0的区域有一与OA平行的匀

◎ 题目

(19分)如图,在xoy平面上x<0的区域内存在一垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B;OA是过原点的一条直线,与y轴正方向夹角为60°.在x>0的区域有一与OA平行的匀强电场,场强大小为E.现有一质量为m,电量为q的带正电的粒子(重力不计)从直线OA上的某处P点由静止释放后,经0点进入磁场,经过一段时间后恰能垂直OA到达0A上的Q点(电场方向以及P点、Q点位置在图中均未画出).求

(1)P点的坐标;
(2)粒子从P点释放到垂直0A到达Q点所用的时间;
(3)PQ之间的距离.

◎ 答案

解:(1)设P点坐标为(x,y),粒子到达O点时速度为v1
粒子在电场中加速度a=qE/m,①
v12=2a·,②  
粒子从O点进入后做匀速圆周运动,设运动半径为R,则有,
qv1B=m,③

粒子从M点射出磁场再次进入电场,速度大小为v1,方向与y轴负方向成60°角,设到达Q点时速度为v2,则:v2=v1sin60°,④
又由几何关系可知,OM之间的距离为d="2R" sin60°,⑤
设粒子从M点到Q点所用时间为t3,则,dsin60°= v2t3,⑥
v1cos60°="a" t3,⑦
联立解得:x=,⑧
t3=。⑨
由几何关系可得:y==
即P点坐标为:(,).。
(2)设粒子从P点到O点所用的时间为t1,从O点到M点所用的时间为t2,则,
=at12
解得t1=
粒子从O点进入磁场后做匀速圆周运动的周期为:T=
t2=2T/3=
所以从P点释放到垂直OA经过Q点所用时间为t= t1+ t2+t3=
(3)由①④⑦⑨得:v2=3E/B..。
设PQ之间的距离为l,在整个运动过程中,由动能定理,qEl=mv22
解得:l=

◎ 解析

分析带电粒子在电场磁场中的运动情况,应用带电粒子在电场、磁场中运动的相关知识列方程解答。

◎ 知识点

    专家分析,试题“(19分)如图,在xoy平面上x<0的区域内存在一垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B;OA是过原点的一条直线,与y轴正方向夹角为60°.在x>0的区域有一与OA平行的匀…”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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