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如图所示在平面直角坐标系xoy中,第 I象限存在沿y轴负方向的匀强电场,第 IV...

如图所示在平面直角坐标系xoy中,第 I象限存在沿y轴负方向的匀强电场,第 IV象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,磁感应强度为B.一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从y轴正半轴上的M点以速度vo垂直于y轴射入电场,经x轴上的N点与x轴正方向成θ=60°角射入磁场,最后从y轴负半轴上的p点垂直于y轴射出磁场,不计粒子重力,求:
(1)求N点速度大小
(2)粒子在磁场中运动的轨道半径
(3)粒子从M点运动到p点的总时间.

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(1)粒子在坐标轴第一象限做类平抛运动,已知类平抛的初速度v,和离开电场时的速度方向与x轴方向成60°角,根据类平抛运动规律,根据初速度可以求出粒子进入磁场的初速度v; (2)粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,已知速度v和磁感应强度B,可得粒子做圆周运动的轨道半径R; (3)根据粒子在磁场中的运动轨迹可以求得粒子做类平抛运动在x轴方向的位移,由于在x轴方向做匀速直线运动,故类平抛时间t可求.根据轨迹的圆心角可由t=求出粒子在磁场中运动的时间,即可得到总时间. 【解析】 (1)因为粒子在电场中做类平抛运动,水平方向做匀速直线运动,竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动,设粒子过N点时的速度为v,则有 根据平抛运动的速度关系得:粒子在N点进入磁场时的速度v===2v (2)设粒子在磁场中运动的轨道半径为R,则由qvB=m,得R== (3)画出粒子在磁场中运动轨迹如图.设N点的横坐标为x,根据几何知识得到:   x=Rsinθ= 则粒子在电场中运动时间为t1== 粒子在磁场中运动时间为t2== 故总时间为t=t1+t2=(+) 答:(1)N点速度大小是2v. (2)粒子在磁场中运动的轨道半径是. (3)粒子从M点运动到p点的总时间是(+).
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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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