(2011•海南模拟)如图所示,在xoy坐标平面的第一象限内有一沿y轴负方向的匀强电场,在第四象限内有一垂直于平面向外的

(2011•海南模拟)如图所示,在xoy坐标平面的第一象限内有一沿y轴负方向的匀强电场,在第四象限内有一垂直于平面向外的匀强磁场,一质量为m,带电量为+q的粒子(重力不计)经过电场中坐标为(3L,L)的P点时的速度大小为V0.方向沿x轴负方向,然后以与x轴负方向成45°角进入磁场,最后从坐标原点O射出磁场求:
(1)匀强电场的场强E的大小;
(2)匀强磁场的磁感应强度B的大小;
(3)粒子从P点运动到原点O所用的时间.
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aimeibaobei 花朵

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解题思路:(1)当粒子从P点垂直进入电场后,做类平抛运动,再以与x轴成45°垂直进入匀强磁场后,在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,接着从原点射出.由粒子在电场P点的速度可求出刚进入磁场的速度,再由动能定理可得电场强度.
(2)从而由类平抛运动与圆周运动结合几何关系可求出圆弧对应的半径,因此可算出磁感应强度.
(3)同时由周期公式及运动学公式可求出粒子从P点到O点的时间.

粒子在电场中经过点P后,做类平抛运动,进入磁场中做匀速圆周运动,从O点射出,则其运动轨迹如图所示.
(1)设粒子在O点时的速度大小为v,OQ段为圆周,PQ段为抛物线.根据对称性可知,粒子在Q点时的速度大小也为v,方向与x轴正方向成45°角,可得:V0=vcos45°
解得:v=
2v0
在粒子从P运动到Q的过程中,由动能定理得:
-qE0L=[1/2m
v20−
1
2mv2
解得:E0=
m
v20
2qL]
(2)在匀强电场由P到Q的过程中,
水平方向的位移为x=v0t1
竖直方向的位移为y=
v0
2t1=L
可得XQP=2L,OQ=L
由OQ=2Rcos45°故粒子在QO段圆周运动的半径:R=

2
2L
及R=
mv
Bq
得B0=
2mv0
qL.
(3)在Q点时,vy=v0tan45°=v0
设粒子从P到Q所用时间为t1,在竖直方向上有:t1=[L

v0/2=
2L
v0]
粒子从Q点运动到O所用的时间为:t2=[90°/360°T=
πL
4v0]
则粒子从O点运动到P点所用的时间为:t=t1+t2=
2L
v0+
πL
4v0=
(8+π)L

点评:
本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动;带电粒子在匀强电场中的运动;带电粒子在混合场中的运动.

考点点评: 考查带电粒子在电场中以一定速度做类平抛运动后,又以一定速度进入匀强磁场中做匀速圆周运动.电场力做粒子做正功,而洛伦兹力对粒子没有做功.类平抛运动用运动的合成与分解处理,而匀速圆周运动重点则是求出半径与已知长度的关系.

1年前

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