(2012•乐山模拟)如图所示,在平面坐标系xoy内,第II、III象限内存在沿y轴正方向的匀强电场,电场强度大小为E,

(2012•乐山模拟)如图所示,在平面坐标系xoy内,第II、III象限内存在沿y轴正方向的匀强电场,电场强度大小为E,第I、IV象限内存在磁场方向垂直于纸面向外的匀强磁场.一带正电的粒子从第III象限中的Q(-2L,-L)点以速度v0沿x轴正方向射出,恰好从坐标原点O进人磁场,然后又从y轴上的P(-2L,0)点射出磁场.不计粒子重力,求:
(1)粒子在磁场中做圆周运动的半径r;
(2)粒子的比荷[q/m]和磁场的磁感应强度大小B;
(3)粒子从Q点出发运动到P点的时间t.
zlc2004 1年前 已收到1个回答 举报

gg168 幼苗

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解题思路:(1)粒子在电场中做类平抛运动,根据平抛运动的基本公式及几何关系即可求解半径r;(2)设粒子在电场中运动的加速度大小为a,根据牛顿第二定律及速度时间公式即可求解荷质比,根据向心力公式可求磁场强度;(3)根据周期公式先求出粒子在磁场中运动的时间,再加上在电场中运动的时间即可求解.

(1)设粒子的质量和所带电荷量分别为m和q,粒子在电场中做类平抛运动,到达O点时沿+y方向分速度为vy,在电场中运动的时间为t1
则:
沿x方向:2L=v0t1
解得:t1=[2L
v0
沿y轴方向:L=
vy/2]t1
得:vy=v0
所以粒子在O点的速度v的方向与x轴的夹角α=45°
故△OO′P为等腰直角三角形,所以:r=
2L
(2)设粒子在电场中运动的加速度大小为a,则:
qE=ma
vy=at1
解得:
q
m=
v02
2LE
粒子在磁场中的速度为:v=
2v0,
由:Bqv=m
v2
r
解得:B=[mv/qr]=[2E
v0
(3)在磁场中运动的周期:T=
2πr/v=
2πL
v0]
粒子在磁场中运动时间:t2=[3/4T=
3πL
2v0]
所以粒子从Q点出发运动到P点的时间:t=t1+t2=(2+

2)
L
v0
答:(1)粒子在磁场中做圆周运动的半径r为
2L;
(2)粒子的比荷为
v02
2LE,磁场的磁感应强度大小B为[2E
v0;
(3)粒子从Q点出发运动到P点的时间t为(2+
3π/2)
L
v0].

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;带电粒子在匀强电场中的运动.

考点点评: 本题是带电粒子在组合场中运动的问题,粒子垂直射入电场,在电场中偏转做类平抛运动,在磁场中做匀速圆周运动,要求同学们能画出粒子运动的轨迹,结合几何关系求解,知道半径公式及周期公式,难度适中.

1年前

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