(18分)如图所示,在y轴左侧有一匀强电场,场强大小为E,方向与x轴平行且沿x轴正向,在y轴右侧有一匀强磁场,方向垂直纸面向外。现将一挡板放在第一象限内,其与x、y轴的交点

◎ 题目

(18分)如图所示,在y轴左侧有一匀强电场,场强大小为E,方向与x轴平行且沿x轴正向,在y轴右侧有一匀强磁场,方向垂直纸面向外。现将一挡板放在第一象限内,其与x、y轴的交点M、N到坐标原点的距离均为2L。有一质量为m电荷量为+q的粒子在第二象限内从距x轴为L、y轴为4L的P点由静止释放(不计重力),粒子与挡板碰后电荷量不变,速度大小不变方向变为沿y轴正向,当粒子第一次到达y轴时电场消失。求:

(1)粒子第一次到达y轴时距坐标原点多远?
(2)若使粒子再次打到档板上,磁感应强度的大小的取值范围?

◎ 答案

(1)(2)≤B≤     

◎ 解析

(1)设粒子与板作用前瞬间,速率为,由动能定理有

      (1分)
        (1分)
粒子与档板碰后在电场中作类平抛运动,设到达y轴时与Q点的竖距离为y,
在x轴方向有 (1分)
在y轴方向有   (1分)
由以上二式得 (1分)
            (1分)
故粒子第一次到达y轴时距坐标原点为              (1分)
(2)粒子到A点时,x轴方向的速度分量为 (1分)
与y轴正向的夹角为有,,故         (1分)
此时速度                          (1分)
粒子进入磁场后将做匀速率圆周运动,转过300°后打到板上的N点时,磁感强度为最大,有                     (1分)
                                               (1分)
=                          (1分)
当磁感强度的大小减小到时,粒子做半径为r2的圆周运动到达y轴上的C点,之后沿直线运动打到板上的M点。
∠OCM=30°,OC长为                              (1分)
                                             (1分)
同理                          (1分)
所以B的取值范围为:≤B≤              (2分)
本题考查的是带电粒子在磁场和电场中运动的规律问题,首先根据动能定理计算出初速度,再根据带电粒子在电场中运动的规律计算出第一次到达y轴时距离原点的距离;最后根据粒子在磁场中运动的规律计算出磁感应强度的取值范围;

◎ 知识点

    专家分析,试题“(18分)如图所示,在y轴左侧有一匀强电场,场强大小为E,方向与x轴平行且沿x轴正向,在y轴右侧有一匀强磁场,方向垂直纸面向外。现将一挡板放在第一象限内,其与x、y轴的交点…”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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