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如图所示,在xOy坐标系第一象限有垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场,在第...

如图所示,在xOy坐标系第一象限有垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场,在第四象限有垂直于纸面向里、磁感应强度也为B的匀强磁场和沿x轴负方向的匀强电场,y轴上有一P点,一电荷为+q,质量为m的带电粒子以速度v与y轴成30°角从P点垂直磁场射入,再进入第四象限而做匀速直线运动.不计带电粒子的重力.
(1)作图表示带电粒子的运动轨迹,并求出它在第一象限运动的时间;
(2)求电场强度E;
(3)当带电粒子刚进入第四象限时就撤去匀强磁场,求粒子经过y轴时与原点的距离.

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(1)粒子在第一象限内沿顺时针方向做匀速圆周运动,垂直于x轴方向进入第四象限,画出带电粒子的运动轨迹,根据转过的圆心角与周期的关系求解运动时间; (2)带电粒子在第四象限做匀速直线运动,根据电场力等于洛伦兹力求解电场强度; (3)根据牛顿第二定律求出粒子的运动半径,撤去匀强磁场粒子即做类平抛运动,根据平抛运动基本公式联立方程即可求解. 【解析】 (1)粒子在第一象限内沿顺时针方向做匀速圆周运动,垂直于x轴方向进入第四象限,带电粒子的运动轨迹如右图所示. 设粒子做匀速圆周运动的周期为T,则: 运动时间: 解得粒子在第一象限的运动时间: (2)带电粒子在第四象限做匀速直线运动,则qE=qvB 解得:E=vB (3)设粒子做匀速圆周运动的半径为r,根据牛顿第二定律,有: 解得: 粒子经过x轴时与原点O的距离为: 撤去匀强磁场粒子即做类平抛运动. 沿负x轴方向,有: 沿负y轴方向,有:y=vt 以上几式联立解得: 答:(1)带电粒子的运动轨迹如图所示,它在第一象限运动的时间为; (2)电场强度为vB; (3)当带电粒子刚进入第四象限时就撤去匀强磁场,粒子经过y轴时与原点的距离为.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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