(2004•杭州一模)如图所示,在x轴上方有磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的均匀磁场,x轴下方有电场为E、方向竖直向下

(2004•杭州一模)如图所示,在x轴上方有磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的均匀磁场,x轴下方有电场为E、方向竖直向下的均匀电场,现有一质量为m、电量为q的粒子从y轴上某一点由静止开始释放,重力忽略不计,为使它能到达x轴上位置为x=L的一点Q,求:
(1)释放的粒子带何种电荷?
(2)释放点的位置?
(3)从释放点到达Q点所需要的时间?
幸福的小虫 1年前 已收到1个回答 举报

bbbb23 春芽

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解题思路:(1)磁场对运动的电荷才可能有力的作用,所以若从静止释放,只能放在电场中,粒子在电场力作用下运动,所以粒子放在y轴的负半轴上且在电场力作用下向上运动,根据受力情况即可判断粒子带何种电荷;
(2)粒子垂直磁场方向进入磁场,在磁场中运动半个圆弧又进入电场,在电场中先做匀减速运动后做匀加速运动,又垂直x轴射入磁场,又经过半个圆弧进入电场,要使它能到达x轴上位置为x=L的一点Q,则要求2nr=L(n=1、2、3…).
(3)磁场中作匀速圆周运动的周期为T1,粒子在电场中加速与减速的时间,两时间之和即为所求.

(1)磁场对运动的电荷才可能有力的作用,所以若从静止释放,只能放在电场中,粒子在电场力作用下运动,所以粒子放在y轴的负半轴上且在电场力作用下向上运动,
而电场强度方向向下,所以该粒子带负电.
(2)释放的粒子带负电荷,粒子的运动轨迹如图所示,粒子
在磁场中的轨迹为n个半圆,设释放点的坐标为(0,y),
粒子在磁场中运动的速度大小为v,在磁场中运动的轨道半
径为r,要使它能到达x轴上位置为x=L的一点Q,则要求2nr=L(n=1、2、3…) ①

由动能定理得:qEy=[1/2mv2 ②
r=
mv
qB] ③
联立①②③解得:
y=
qB2L2
8n2Em(n=1、2、3…)
(3)设粒子在磁场中作匀速圆周运动的周期为T1,粒子在电场中加速与减速的时间相等,设这时间为T2,则:T1=[2πm/qB]
T2=[v/a]=

qBr
m

qE
m=[Br/E]=[BL/2En]
所以粒子从释放到过Q点的时间为:
t=t1+t2=n•
T1
2+(2n-1)T2=[nπm/qB+
(2n−1)BL
2nE](n=1、2、3…)
答:(1)释放的粒子带负电;
(2)释放点的位置在y轴负半轴,距离O点
qB2L2
8n2Em(n=1、2、3…) 处;
(3)从释放点到达Q点所需要为[nπm/qB+
(2n−1)BL
2nE].

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;带电粒子在匀强电场中的运动.

考点点评: 本题是带点粒子在组合场中运动的问题,粒子在电场中由静止释放时做匀加速直线运动,在磁场中做匀速圆周运动,要求能画出粒子运动的轨迹,注意周期性,难度适中.

1年前

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