如图所示,在以等边三角形abc为边界的区域内,有相互垂直的匀强电场和匀强磁场,磁感应强度为B=1T,磁场方向垂直于abc

如图所示,在以等边三角形abc为边界的区域内,有相互垂直的匀强电场和匀强磁场,磁感应强度为B=1T,磁场方向垂直于abc平面向里.其中等边三角形边长L=2
3
m,P、Q分别是ac、bc的中点.一带正电的粒子(不计重力)从ab边中点O沿Oc方向以速度v0=3m/s射入,带电粒子恰好做匀速直线运动,从c点射出.
(1)求电场强度的大小和方向;
(2)若仅撤去磁场,带电粒子仍从O点以相同的速度射入,经过t=0.5s恰好从区域的边界中点Q射出.求粒子比荷q/m的大小;
(3)若仅撤去电场,带电粒子仍从O点同方向射入,且恰好也从区域的边界另一中点P射出,求粒子速度v的大小.
jianpingfu 1年前 已收到1个回答 举报

wkk2652 幼苗

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解题思路:(1)带电粒子做匀速直线运动,处于平衡状态,所受合力为零,由平衡条件可以求出电场电动的大小与方向.
(2)撤去磁场粒子做类平抛运动,由类平抛运动知识可以求出粒子的比荷.
(3)带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,由几何知识求出其轨道半径,由牛顿第二定律可以求出粒子的速度.

(1)粒子由O至c做匀速直线运动,
由平衡条件得:qv0B=qE,
解得:E=v0B=3×1=3N/C,
由左手定则可知,洛伦兹力方向水平向左,
则电场力方向水平向右,粒子带正电,则E的方向:水平向右;
(2)O到Q的水平距离:x=[L/2]sin30°=

3
2m,
仅撤去磁场后,带电粒子做类平抛运动,
由题意知,粒子运动时间:t=0.5s,
Ob方向上:x=

3
2=
1
2at2,
由牛顿第二定律得:qE=ma,
解得:
q
m=
4
3
3C/kg;
(3)仅撤去电场,带电粒子在磁场中匀速圆周运动.
粒子由中点P射出,由几何关系可知,粒子的轨道半径:R=
3m,
由牛顿第二定律得:qvB=m
v2
R,
解得:v=
qBR
m=4m/s;
答:(1)电场强度的大小为3N/C,方向水平向右;
(2)粒子比荷大小为
4
3
3;
(3)粒子速度v的大小为4m/s.

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: 本题考查了带电粒子在复合场、电场与磁场中的运动,应用平衡条件、类平抛运动、牛顿第二定律即可正确解题;解题时注意数学知识的应用.

1年前

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