在xOy平面内,x>0的区域存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B=0.4T;x<0的区域存在沿x轴正方向的匀强电场

在xOy平面内,x>0的区域存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B=0.4T;x<0的区域存在沿x轴正方向的匀强电场.现有一质量为m=4.0×10 -9 kg,带电荷量为q=2.0×10 -7 C的正粒子从x轴正方向上的M点以速度v 0 =20m/s进入磁场,如图所示,v 0 与x轴正方向的夹角θ=45°,M点与O点相距为l=
2
m.已知粒子能以沿着y轴负方向的速度垂直穿过x轴负半轴上的N点,不计粒子重力.求:(1)粒子穿过y轴正半轴的位置以及此时速度与y轴负方向的夹角;
(2)x<0区域电场的场强;
(3)试问粒子能否经过坐标原点O?若不能,请说明原因;若能,请求出粒子从M点运动到O点所经历的时间.
溜达dd 1年前 已收到1个回答 举报

水蓝猫 幼苗

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(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动时,由洛伦兹力提供向心力
Bq v 0 =m

v 20
R
得:R=1m
过M点做初速度v 0 的垂线交y轴正方向于P点,则
PM=
l
cos45°
得:PM=2 m=2R
由几何关系得PM为轨迹圆的直径,P点即为粒子穿过y轴正半轴的位置
OP=PMsin45°=
2 m
由圆的对称性得粒子经过此处时的速度与y轴负方向的夹角为θ=45°.
(2)设粒子由P点到N点历时t 1 ,则:
x轴方向:v 0 sin45°-
Eq t 1
m =0
y轴方向:v 0 t 1 cos45°=OP
联立求解,代入数据得:t 1 =0.1s,
E=2
2 v/m (2分)
(3)粒子能到达O点
粒子在磁场中的运动周期为: T=
2πm
Bq
从M点运动到O点经过的轨迹如图
经历的时间为:t=
T
2 +
3
4 T +2t 1
代入数据得:t=(
π
8 +0.2)s≈0.59s

1年前

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