如图所示,在坐标系Oxy的第一象限中存在沿y轴正方向的匀强电场,场强大小为E.在其他象限中存在匀强磁场
如图所示,在坐标系Oxy的第一象限中存在沿y轴正方向的匀强电场,场强大小为E.在其他象限中存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里.A是y轴上的一点,它到坐标原点O的距离为h;...
如图所示,在坐标系Oxy的第一象限中存在沿y轴正方向的匀强电场,场强大小为E.在其他象限中存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里.A是y轴上的一点,它到坐标原点O的距离为h;C是x轴上的一点,到O的距离为l.一质量为m、电荷量为q的带负电的粒子以某一初速度沿x轴方向从A点进入电场区域,继而同过C点进入磁场区域,并再次通过A点,此时速度与y轴正方向成锐角.不计重力作用.试求:(1)粒子经过C点时速度的大小和方向(用tanθ表示即可);(2)磁感应强度的大小B.
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(1)以a表示粒子在电场作用下的加速度,有qE=ma ①
加速度沿y轴负方向.设粒子从A点进入电场时的初速度为v0,由A点运动到C点经历的时间为t,
则有 h=
at2 ②
l=v0t ③
由①②得:v0=l
④
设粒子从C点进入磁场时的速度为v,v垂直于x轴的分量v1=
⑤
由①④⑤式得 v=
=
⑥
设粒子经过C点时的速度方向与x轴夹角为α,则有tanα=
⑦
由④⑤⑦式得α=arctan
⑧
(2)粒子从C点进入磁场后在磁场中做速率为v的圆周运动.若圆周的半径为R,则有qvB=m
⑨
设圆心为P,则PC必与过C点的速度垂直,且有
=
=R.用β表示PA与y轴的夹角,
由几何关系得Rcosβ=Rcosα+h⑩
Rsinβ=l-RsinαⅠ
由⑧⑩Ⅰ式得:R=
加速度沿y轴负方向.设粒子从A点进入电场时的初速度为v0,由A点运动到C点经历的时间为t,
则有 h=
1 |
2 |
l=v0t ③
由①②得:v0=l
|
设粒子从C点进入磁场时的速度为v,v垂直于x轴的分量v1=
2ah |
由①④⑤式得 v=
v02+v12 |
|
设粒子经过C点时的速度方向与x轴夹角为α,则有tanα=
v1 |
v0 |
由④⑤⑦式得α=arctan
2h |
l |
(2)粒子从C点进入磁场后在磁场中做速率为v的圆周运动.若圆周的半径为R,则有qvB=m
v2 |
R |
设圆心为P,则PC必与过C点的速度垂直,且有
. |
PC |
. |
PA |
由几何关系得Rcosβ=Rcosα+h⑩
Rsinβ=l-RsinαⅠ
由⑧⑩Ⅰ式得:R=
h
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