如图所示,在直角坐标系的x轴上方有沿x轴负向的匀强电场,x轴下方有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B,x轴为匀

如图所示,在直角坐标系的x轴上方有沿x轴负向的匀强电场,x轴下方有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B,x轴为匀强磁场和匀强电场的理想边界,一个质量为m,电荷量为q的带正电粒子从y轴上A点以v0沿y轴负向运动.已知OA=L,粒子第一次经过x轴进入匀强磁场的坐标是(-[L/2],0).当粒子第二次经过x轴的坐标([L/2],0)返回第一象限时,撤去匀强电场.(不计粒子重力)
(1)求电场强度E的大小;
(2)求粒子从y轴上A点射入到再次通过y轴的总时间.
xugpsky 1年前 已收到1个回答 举报

pscamor 幼苗

共回答了16个问题采纳率:87.5% 举报

解题思路:(1)带电粒子在电场中做类平抛运动,由射入磁场的点的坐标和初位置离x轴的位移可求电场强度E的大小(2)粒子进入匀强磁场将做匀速圆周运动,对于直线边界的匀强磁场,由对称性关系可画出粒子运动的轨迹图,由几何关系确定粒子圆周运动的半径,利用半径公式确定磁感应强度的数值,进而结合轨迹图求解在匀强磁场中的运动时间,再求出粒子在匀强电场中运动的时间,可得到粒子整个运动过程的总时间

(1)粒子从Y轴A点出发,在电场中做类平抛运动,
沿Y轴负方向有:L=v0t1
沿x轴负方向有:[1/2]L=[1/2]at12
由牛顿第二定律得:Eq=ma,
联立可解得:E=
m
v20
qL,t1=[L
v0;
(2)在电场中粒子运动时间为:t1=
L
v0,
设粒子进入磁场时速度方向与X轴负向夹角为θ,
tanθ=
vy
vx=

qE/m
L
v0
v0]=1,θ=45°,
由题意可知,粒子出磁场时的速度方向与X轴正向夹角为1350
所以粒子在磁场中运动时间t2=[3/4]T=[3πm/2qB],
粒子在磁场中做圆周运动的速度v=
2v0
粒子在磁场中做匀速圆周运动,由牛顿第二定律得:
qvB=m
v2
R,
解得:R=

2mv0
qB;
此后粒子做匀速直线运动时间:t3=

2R−
1
2L
v0=

2mv0
qB−
1
2L
v0=[2m/qB]-[L
2v0,
粒子运动的总时间:t=t1+t2+t3
解得:t=
L
2v0+
m/qB](3π+2);
答:(1)电场强度E的大小为:
m
v20
qL;
(2)粒子从y轴上A点射入到再次通过y轴的总时间为:[L
2v0+
m/qB](3π+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: 带电粒子在匀强磁场中匀速圆周运动问题,关键是画出粒子圆周的轨迹.分析其中的几何关系,利用半径公式和周期公式解题.

1年前

1
可能相似的问题
Copyright © 2024 YULUCN.COM - 雨露学习互助 - 17 q. 0.117 s. - webmaster@yulucn.com