如图所示,在坐标系Y轴左右两侧宽度为L=0.2m各有理想匀强磁场与电场,已知磁感应强度B=2×10-3T,方向垂直纸面向

如图所示,在坐标系Y轴左右两侧宽度为L=0.2m各有理想匀强磁场与电场,已知磁感应强度B=2×10-3T,方向垂直纸面向内;电场强度E=40V/m、方向竖直向上,一个带负电粒子电荷量q=-3.2×10-19C,质量m=6.4×10-27kg,以v=4×104m/s的速度从-X轴的P点(-0.2m,0)与X轴成30°角垂直射入磁场,在磁场中偏转后进入电场,最后从电场右边界射出,求:(不考虑带电粒子的重力)
(1)带电粒子从进入磁场到飞出电场的运动时间t;
(2)带电粒子飞出电场时的功能.
myhoneyhut 1年前 已收到1个回答 举报

mxtao2008 幼苗

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解题思路:(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动,在电场中做类平抛运动,求出粒子做圆周运动与做类平抛运动的时间,然后求出总的运动时间.
(2)由平抛匀速规律求出粒子的偏移量,然后由动能定理求出粒子的动能.

(1)带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,
由牛顿第二定律得:qvB=m
v2
R,解得:R=[mv/qB],代入数据解得:R=0.4m;
由几何知识可知,粒子转过的圆心角为30°,
粒子在磁场中的运动时间:t1=[θ/360°]T=[30°/360°]×[2πm/qB]=[πm/6qB],代入数据解得:t1=5.23×10-6s,
粒子在电场中的飞行时间:t2=[L/v]=[0.2
4×104=5×10-6s,
则粒子从进入磁场到飞出电场的运动时间:t=t1+t2=1.023×10-5s;
(2)粒子在电场中做类平抛运动,
由牛顿第二定律得:a=
qE/m],代入数据解得:a=2×109m/s2
竖直方向的位移:y=[1/2]at22,代入数据解得:y=0.025m,
由动能定理得:qEy=EK-[1/2]mv2,解得,粒子飞出电场时的动能:EK=5.44×10-18J;
答:(1)带电粒子从进入磁场到飞出电场的运动时间为1.023×10-5s;
(2)带电粒子飞出电场时的功能为5.44×10-18J.

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.

考点点评: 本题考查了求粒子的运动时间与粒子动能问题,分析清楚粒子运动过程、应用牛顿第二定律、周期公式、类平抛运动规律与动能定理即可正确解题.

1年前

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