(2013•郑州三模)如图所示,在xOy坐标系中,y>0的范围内存在着沿y轴正方向的匀强电 场,在y<0的范围

(2013•郑州三模)如图所示,在xOy坐标系中,y>0的范围内存在着沿y轴正方向的匀强电 场,在y<0的范围内存在着垂直纸面向里的匀强磁场.已知Oa=Oc=L,0d=2L,0b=[L/4].现有一群带负电粒子,质量为m,电荷量大小为q (重力不计),分布在y轴的a、b之间.这群带电粒子先后以相同的初速度v0沿x轴正方向运动,不计粒子间的相互作用.观察到从a点出发的带电粒子恰好从d点第一次进入磁场,然后从0点第一次离开磁场.
(1)求匀强电场的电场强度E和匀强磁场的磁感应强度B
(2)请证明:ab间的任意一个带电粒子都将从0点第一次离开磁场.
hxwen520 1年前 已收到1个回答 举报

yy民rr士 春芽

共回答了15个问题采纳率:80% 举报

解题思路:(1)从a点出发的带电粒子在电场中做类平抛运动,在磁场中做圆周运动,由类平抛运动和圆周运动的规律及几何关系求解;(2)设任意一个粒子离开y轴时的坐标为(0,y),在电场中沿x轴方向前进的位移为x,由类平抛运动的规律和圆周运动的规律及几何关系求解;

(1)从a点出发的带电粒子在电场中做类平抛运动.有:
2L=v0t
L=[1/2]at2
a=[Eq/m]
解得:t=[2L
v0,a=

v20/2L],E=
m
v20
2qL
进入磁场时有:vy=at=v0
即进入磁场时的速度为
2v0,且与x轴成45°角
在磁场中由几何关系可知:轨迹半径为:r=
2L
qvB=
m
22
v20
r
解得:B=
mv0
qL
(2)设任意一个粒子离开y轴时的坐标为(0,y),在电场中沿x轴方向前进的位移为x.
则y=[1/2]at2
x=v0t
a=

v20
2L
得x=2
Ly
进入磁场时的速度与x轴的夹角为θ
tanθ=[at
v0=

y/L]
在磁场中,在x轴方向上后退的位移设为d.
d=2rsinθ
qB
v0
cosθ=
m(
v0
cosθ)2
r
得d=2
yL
任意粒子前进的位移x的大小等于后退的位移d的大小,所以所有带电粒子都将从O点离开磁场
答:(1)匀强电场的电场强度E=
m
v20
2qL,匀强磁场的磁感应强度B=
mv0
qL
(2)d=2
yL任意粒子前进的位移x的大小等于后退的位移d的大小,所以所有带电粒子都将从O点离开磁场.

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: 本题是带电粒子在组合场中运动的问题,要求同学们能正确分析粒子的受力情况确定运动情况,结合几何关系以及半径公式求解,难度较大.

1年前

2
可能相似的问题
Copyright © 2024 YULUCN.COM - 雨露学习互助 - 16 q. 0.030 s. - webmaster@yulucn.com