如图所示,某一空间分布着有理想边界的匀强电场和匀强磁场.左侧区域匀强电场的场强大小为E,方向水平向右,电场宽度为L;中间

如图所示,某一空间分布着有理想边界的匀强电场和匀强磁场.左侧区域匀强电场的场强大小为E,方向水平向右,电场宽度为L;中间区域匀强磁场磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外.右侧区域匀强磁场的磁感应强度大小为2B,方向垂直纸面向里,其右边界可向右边无限延伸.一个质量为m、带电量为+q的粒子(重力不计)从电场左边界上的O点由静止开始运动,穿过中间的磁场区域后进入右侧磁场区域,又回到O点,然后重复上述过程.求:
(1)带电粒子在磁场中运动的速率;
(2)中间磁场区域的宽度d;
(3)带电粒子从O点开始运动到第一次回到O点所用的时间t.
5201415xing 1年前 已收到1个回答 举报

tt带点红 幼苗

共回答了14个问题采纳率:100% 举报

解题思路:(1)带正电的粒子在电场中做匀加速直线运动,垂直进入磁场后做匀速圆周运动,画出粒子运动的轨迹,根据动能定理即可求解带电粒子在磁场中运动的速率;
(2)粒子在磁场中由洛伦兹力充当向心力,由牛顿第二定律求出轨迹的半径.根据几何关系求解中间磁场区域的宽度;
(3)先求出在电场中运动的时间,再求出在两段磁场中运动的时间,三者之和即可带电粒子从O点开始运动到第一次回到O点所用时间.

(1)带电粒子在电场中加速过程,由动能定理得:
qEL=[1/2mv2,得v=

2qEL
m]
(2)设粒子在两磁场中做匀速圆周运动的半径分别为r1和r2
由qvB=m
v2
r得,r1=
m
2qEL
qB,r2=
m
2qEL
2qB
画出带电粒子的运动轨迹如图.设两轨迹圆心连线与磁场边界成θ角,则由几何知识得
2(r1-r1cosθ)=2r2cosθ
又r1=2r2
解得,cosθ=[2/3],则sinθ=
1−cos2θ=

5
3
故中间磁场区域的宽度d=r1sinθ=
m
10qEL
3qB
(3)以t1、t2、t3分别表示粒子在电场、中间磁场及右边磁场中运动的时间,则
L=
.
vt1=[v/2t1
vt2=r1•2θ
vt3=r2•(π+2θ)
总时间为t=t=t1+t2+t3=2

2mL
qE]+[m/2qB](π+6arccos
2
3)
答:(1)带电粒子在磁场中运动的速率是

2qEL
m;
(2)中间磁场区域的宽度d是
m
10qEL
3qB;
(3)带电粒子从O点开始运动到第一次回到O点所用的时间t是2

2mL
qE+[m/2qB](π+6arccos
2
3).

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;动能定理的应用;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,解题关键是画出粒子的运动轨迹,运用几何知识求解轨迹半径.

1年前

10
可能相似的问题
Copyright © 2024 YULUCN.COM - 雨露学习互助 - 16 q. 1.815 s. - webmaster@yulucn.com