(13分)在如图所示的平面直角坐标系中,存在一个半径R=0.2m的圆形匀强磁场区域,磁感应强度B=1.0T,方向垂直纸面向外,该磁场区域的右边缘与y坐标轴相切于原点O点.y轴右侧存

◎ 题目

(13分)在如图所示的平面直角坐标系中,存在一个半径R=0.2 m的圆形匀强磁场区域,磁感应强度B=1.0 T,方向垂直纸面向外,该磁场区域的右边缘与y坐标轴相切于原点O点.y轴右侧存在电场强度大小为E=1.0×104 N/C的匀强电场,方向沿y轴正方向,电场区域宽度l=0.1 m.现从坐标为?(-0.2 m,-0.2 m?)的P点发射出质量m=2.0×10-9 kg、带电荷量q=5.0×10-5 C的带正电粒子,沿y轴正方向射入匀强磁场,速度大小v0=5.0×103 m/s.(粒子重力不计).

(1)求该带电粒子射出电场时的位置坐标;
(2)为了使该带电粒子能从坐标为(?0.1 m,-0.05 m?)的点回到电场,可在紧邻电场的右侧一正方形区域内加匀强磁场,试求所加匀强磁场的磁感应强度大小和正方形区域的最小面积.

◎ 答案

(1)(0.1m,0.05m)(2)4T,

◎ 解析


试题分析:
(1)带正电粒子在磁场中做匀速圆周运动,

解得r=0.20m=R
根据几何关系可知,带点粒子恰从O点沿x轴进入电场,带电粒子做类平抛运动。设粒子到达电场边缘时,
水平方向有:,   
竖直方向的位移为y

联立解得y=0.05m,
所以粒子射出电场时的位置坐标为(0.1m,0.05m)。
(2)粒子飞离电场时,沿电场方向速度

粒子射出电场时速度
由几何关系可知,粒子在正方形区域磁场中做圆周运动半径


解得B/=4T。
正方形区域最小面积
点评:本题考查了带电粒子在复合场中的运动,设计了电场中的类平抛,以及洛伦兹力提供向心力,这类问题常常需要知道粒子的运动轨迹。

◎ 知识点

    专家分析,试题“(13分)在如图所示的平面直角坐标系中,存在一个半径R=0.2m的圆形匀强磁场区域,磁感应强度B=1.0T,方向垂直纸面向外,该磁场区域的右边缘与y坐标轴相切于原点O点.y轴右侧存…”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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