问题
问答题
如图所示,在xOy坐标系中,x轴上N点到O点的距离是12cm,虚线NP与x轴负向的夹角是30°.第Ⅰ象限内NP的上方有匀强磁场,磁感应强度B=1T,第IV象限有匀强电场,方向沿y轴正向.一质量m=8×10-10kg.电荷量q=1×10-4C带正电粒子,从电场中M(12,-8)点由静止释放,经电场加速后从N点进入磁场,又从y轴上P点穿出磁场.不计粒子重力,取π=3,求:
(1)粒子在磁场中运动的速度v;
(2)粒子在磁场中运动的时间t;
(3)匀强电场的电场强度E.
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答案
(1)粒子在磁场中的轨迹如图,设粒子做圆周运动的轨道半径为R,由几何关系,得
R+Rsin30°=. ON
解得 R=
×12cm=0.08m2 3
由qvB=m
得 v=v2 R qBR m
代入解得 v=104m/s
(2)由几何关系得:粒子在磁场中运动轨迹所对圆心角为120°,则有
t=
×120° 360°
=1.6×10-5s2πm qB
(3)粒子在电场中运动时,由动能定理得 qEd=
mv21 2
则得E=
=5×103V/mmv2 2qd
答:(1)粒子在磁场中运动的速度v是104m/s;
(2)粒子在磁场中运动的时间t是1.6×10-5s;
(3)匀强电场的电场强度E是5×103V/m.