(18分)如图所示,在直角坐标系平面的第II象限内有半径为
的圆
分别与x轴、y轴相切于C(
,0)、D(0,
)两点,圆
内存在垂直于
平面向外的匀强磁场,磁感应强度B.与
轴平行且指向负方向的匀强电场左边界与
轴重合,右边界交
轴于G点,一带正电的粒子A(重力不计)电荷量为
、质量为
,以某一速率垂直于
轴从C点射入磁场,经磁场偏转恰好从D点进入电场,最后从G点以与
轴正向夹角45°的方向射出电场.求:
(1)OG之间距离;
(2)该匀强电场电场强度E;
(3)若另有一个与A的质量和电荷量相同、速率也相同的正粒子,从C点沿与
轴负方向成30°角的方向射入磁场,则粒子
再次回到
轴上某点时,该点坐标值为多少?
(1) (2)
(3)
题目分析:(1)设粒子A速率为,其轨迹圆圆心在O点,故A运动到D点时速度与y垂直,粒子A从D至F做类平抛运动,令其加速度为a,在电场中运行的时间为t,则有:
① (2分)
② (2分)
联立①②两式解得:,故
③ (2分)
(2)粒子A的轨迹圆半径为R,由, 得:
④ (2分)
⑤ (1分)
联立①③⑤式得 ⑥ (2分)
解得: ⑦ (1分)
(3)令粒子轨迹圆圆心为
,因为
,
,以
为圆心,
为半径做
的轨迹圆交圆形磁场
于H点,则四边形
为菱形,故
轴,令粒子
从J点射出电场,交x轴于K点,因与粒子A在电场中的运动类似,
,
. (2分)
,又
,解得
(3分)
粒子再次回到x轴上的坐标为
(2分)