问题
计算题
在如图17所示的坐标系中,x 轴沿水平方向,y 轴沿竖直方向.第二象限内存在沿 y 轴负方向的匀强电场,在第三象限内存在垂直 xy 平面(纸面)向里的匀强磁场.一质量为m 、电量为q的带正电粒子(不计重力),从y 轴上的A点以v0的初速度沿x 轴负方向进入第二象限,之后到达x轴上x= – 2h处的B点,带电粒子在 B点的速度方向与x轴负方向成 450 角,进入第三象限后粒子做匀速圆周运动,恰好经过y 轴上y = –2h处的C点。求:
⑴ 粒子到达B点时速度大小;
⑵ 第二象限中匀强电场的电场强度的大小;
⑶ 第三象限中磁感应强度的大小和粒子在磁场中的运动时间.
答案
⑴ 粒子在第二象限做类平抛运动,
由题意可知:粒子到达B点时的速度大小为 (3分)
⑵ 在B点,v与x轴负方向成450.
所以: vy = vx = v0 (1分)
又: vy =" qEt/m " (3分)
联立可得匀强电场的电场强度的大小 E = mv02/2qh (2分)
⑶ 粒子运动轨迹如图所示.
由几何关系得: (3分)
由洛仑兹力提供向心力可得:qvB = mv2/R (3分)
联立可得磁感应强度的大小: (2分)
粒子在磁场中的运动时间:
(3分)