问题 计算题

如图,在xoy直角坐标系中,在第三象限有一平行x轴放置的平行板电容器,板间电压U=1×102V。现有一质量m=1.0×10-12kg,带电量q=2.0×10-10C的带正电的粒子(不计重力),从下极板处由静止开始经电场加速后通过上板上的小孔,垂直x轴从A点进入第二象限的匀强磁场中。磁场方向垂直纸面向外,磁感应强度B=1T。粒子在磁场中转过四分之一圆周后又从B点垂直y轴进入第一象限,第一象限中有平行于y轴负方向的匀强电场E,粒子随后经过x轴上的C点,已知OC=1m。求:

(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径r。

(2)第一象限中匀强电场场强E的大小。

答案

(1) (2)

(1)设粒子飞出极板的速度为v,由动能定理:

(4分)

 

解得:(1分)

粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力:

(3分)

由以上可解得粒子做圆周运动的半径为:(2分)

(2)粒子从B点运动到C点的过程,

沿x轴方向有:(2分)

沿y轴负方向有:(2分)

其中BO=r(1分)又由牛顿第二定律:(1分)

由以上各式可解得:(2分)

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