(2013•安徽模拟)如图所示,在直角坐标系xOy内,有一质量为m,电荷量为+q的粒子A从原点O沿y 轴正方向

(2013•安徽模拟)如图所示,在直角坐标系xOy内,有一质量为m,电荷量为+q的粒子A从原点O沿y 轴正方向以初速度V0射出,粒子重力忽略不计,现要求该粒子能通过点P(a,b),可通过在粒子运动的空间范围内加适当的“场”来实现.
(1)若只在整个I、II象限内加垂直纸面向外的匀强磁场,使粒子A在磁场中作匀速 圆周运动,并能到达P点,求磁感应强度B的大小;
(2)若只在x轴上某点固定一带负电的点电荷Q,使粒子A在Q产生的电场中作匀速圆周运动,并能到达P点,求点电荷Q的电量大小;
(3)若在整个I、II象限内加垂直纸面向外的匀强磁场,并在第IV象限内加平行于x轴,沿x轴正方向的匀强电场,也能使粒子A运动到达P点.如果此过程中粒子A在电、磁场中运动的时间相等,求磁感应强度B的大小和电场强度E的大小.
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小鱼虾游游 幼苗

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解题思路:(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动,由几何关系求出轨迹半径,由牛顿第二定律求解磁感应强度B的大小;
(2)画出粒子由O到P的轨迹,由几何关系求出轨迹半径,由牛顿第二定律求解点电荷Q的电量大小;
(3)画出轨迹,粒子在磁场中做圆周运动,在电场中做类平抛运动.在磁场中和在电场中运动时间相等,根据牛顿第二定律、运动学公式和时间与磁场中相等的条件列式,可得到磁感应强度B的大小和电场强度E的大小.

(1)粒子由O到P的轨迹如图所示,
粒子在磁场中做圆周运动,半径为R1
由几何关系知:R1=[a/2]
由牛顿第二定律可知:qv0=Bm

v20
R1,
由此得:B=
2mv0
qa;
(2)粒子由O到P的轨迹如图所示:
粒子在电场中做圆周运动,

半径为R2
由几何关系知:(a-R22+b2=R22
解得,R2=
a2+b2
2a,
由牛顿第二定律得:[kQq

R22=m

v20
R2,
由此得:Q=
m
v20(a2+b2)/2akq];
(3)粒子由O经P′到P的轨迹如图所示,在磁场中做圆周运动,在电场中做类平抛运动
在电场中运动时间:t=[b
v0,
在磁场中运动时间:t=
T/2]=[πm/qB],
由此得:B=
πmv0
qb,
设在磁场中做圆周运动,半径为R3,则有 v0t=πR3,则得:R3=[b/π],
电场中 P′P″=a-2R3=a-[2b/π],又 P′P″=[1/2]•[qE/m]t2
解得:E=
2m
v20(πa−2b)
πqb2;
答:(1)磁感应强度B的大小为
2mv

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: 分析带电粒子不同情境中的受力和运动情况,是解决问题的首要前提,明确运动中遵循什么规律是解题的关键.

1年前

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