如图所示,在坐标系xoy平面内,在x=0和x=L之间的区域中分布着垂直纸面向里的匀强磁场和沿x轴正方向的匀强电场,磁场的

如图所示,在坐标系xoy平面内,在x=0和x=L之间的区域中分布着垂直纸面向里的匀强磁场和沿x轴正方向的匀强电场,磁场的下边界PQ与x轴负方向成45°,磁感应强度大小为B,电场的上边界为x轴,电场强度大小为E.一束包含着各种速率的比荷为[q/m]的粒子从Q点垂直y轴射入磁场,一部分粒子通过磁场偏转后从边界PQ射出,进入电场区域,带电粒子重力不计.
(1)求能够从PQ边界射出磁场的粒子的最大速率;
(2)若一粒子恰从PQ的中点射出磁场,求该粒子射出电场时的位置坐标.
limitlessgs 1年前 已收到1个回答 举报

许岳星 春芽

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解题思路:(1)根据几何关系求出粒子的最大轨道半径,然后由牛顿第二定律求出粒子的最大速度.
(2)由牛顿第二定律求出粒子的速度,粒子在电场中做类平抛运动,应用类平抛运动知识求出粒子射出电场时的坐标.

(1)由几何知识可知,粒子的最大轨道半径:R=L,
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,
解得粒子最大速度为:v=[qBL/m];
(2)粒子恰好从PQ的中点射出磁场,由几何知识得,粒子轨道半径:r=[1/2]L,
粒子在磁场中做圆周运动,洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律得:
qv′B=m
v′2
r,
解得:v′=[qBr/m],
粒子在磁场中做圆周运动的周期:T=[2πm/qB],
在磁场中的运动时间:t1=[1/4]T=[πm/2qB],
粒子离开磁场进入电场的运动时间:t2=[L/2v′],
粒子在电场中做类平抛运动,加速度为:
a=[qE/m],[1/2]L=[1/2]at32,y=v′t3
解得:y=[BL/2]

qL
mE,
则射出点的坐标为:(0,-[BL/2]

qL
mE),
答:(1)能够从PQ边界射出磁场的粒子的最大速率为[qBL/m];
(2)若一粒子恰从PQ的中点射出磁场,该粒子射出电场时的位置坐标为(0,-[BL/2]

点评:
本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动;牛顿第二定律;向心力.

考点点评: 本题考查了粒子在电场与磁场中的运动,分析清楚粒子运动过程、应用牛顿第二定律与类平抛运动规律即可正确解题.

1年前

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