如图所示,在y>0的空间中存在匀强电场,场强沿y轴负方向;在y<0的空间中存在匀强磁场,磁场方向垂直xoy
如图所示,在y>0的空间中存在匀强电场,场强沿y轴负方向;在y<0的空间中存在匀强磁场,磁场方向垂直xoy平面(纸面)向外.一电量为q、质量为m的带正电的运动粒子,经过y...
如图所示,在y>0的空间中存在匀强电场,场强沿y轴负方向;在y<0的空间中存在匀强磁场,磁场方向垂直xoy平面(纸面)向外.一电量为q、质量为m的带正电的运动粒子,经过y轴上y=h处的P1点时速率为v0,方向沿x轴正方向;然后,经过x轴上x=2h处的P2点进入磁场,并经过y轴上y=-2h处的P3点.带电粒子重力不计.求(l)电场强度E的大小;(2)粒子在磁场中运动的轨道半径r;(3)粒子从P1点运动到P3点的总时间t.
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解:(1)粒子在电场、磁场中运动的轨迹如图所示.设带电粒子从P1到P2的时间为t1,从P2到P3的时间为t2
根据牛顿第二定律得:qE=ma①
根据运动学基本公式得:v0t1=2h②
a
=h③
由①~③式解得
E=
④
(2)粒子到达P2时,
=2ah⑤
v=
⑥
tanθ=
⑦
由①、④、⑤、⑥、⑦式联立得
θ=45° v=
v0⑧
因为OP2=OP3,θ=45°,由几何关系可知,连线P2P3为圆轨道的直径.
由此可求得r=
h
(3)粒子从P2到P3转过的圆心角为π,
粒子在电场中运动时间t2=
T=
⑨
粒子从P1点运动到P3点所用时间t=t1+t2⑩
由②⑧⑨⑩得:t=
答:(l)电场强度E的大小为
;
(2)粒子在磁场中运动的轨道半径r为
根据牛顿第二定律得:qE=ma①
根据运动学基本公式得:v0t1=2h②
1 |
2 |
t | 2 1 |
由①~③式解得
E=
m
| ||
2qh |
(2)粒子到达P2时,
v | 2 y |
v=
|
tanθ=
vy |
v0 |
由①、④、⑤、⑥、⑦式联立得
θ=45° v=
2 |
因为OP2=OP3,θ=45°,由几何关系可知,连线P2P3为圆轨道的直径.
由此可求得r=
2 |
(3)粒子从P2到P3转过的圆心角为π,
粒子在电场中运动时间t2=
π |
2π |
πr |
v |
粒子从P1点运动到P3点所用时间t=t1+t2⑩
由②⑧⑨⑩得:t=
(2+π)h |
v0 |
答:(l)电场强度E的大小为
m
| ||
2qh |
(2)粒子在磁场中运动的轨道半径r为
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