如图所示,在x轴上方整个区域有一磁感应强度B=0.5T,方向垂直纸面向里的匀强磁场,在x轴下方整个区域有一电场强度E=N/C,方向与y轴正方向成45°夹角的匀强电场,在t=0时刻有一比荷q/m="100" C/kg的带正电的粒子从y轴上的M点沿y轴正方向射入磁场,经磁场偏转后,从x轴上的N点(图中未标出)射入电场,已知M、N距原点O的距离分别为
cm、(2
+
)cm,不计带电粒子在磁场和电场中的重力。求:
(1)带电粒子射入磁场的初速度V0;
(2)带电粒子第2次经过x轴的时刻及坐标;
(3)带电粒子第3次经过x轴的坐标;
(1)m/s(2)
-(2
-
)cm(3)-(2
+
)cm
(1)设带电粒子第一次在磁场中做匀速圆周运动的半径为R1,圆心O1与N连线与x轴的夹角为α,
则有:R1+R1cosα =2+
R1sinα =
解得:R1 =2cm cosα =1/
即α = 45°
根据:qV0B=m 解得:V0=
=100×0.5×2
×10-2=
m/s
(2)因α = 45°,所以带电粒子进入匀强电场后将做类平抛运动,设带电粒子第2次经过x轴的位置P
则有:x′= V0t2
y′=
因α = 45°,所以有x′= y′
所以:
x′= V0t2=/50 m=2
cm
又因:
所以带电粒子第2次经过x轴的时刻为tP= t1+t2=
带电粒子第2次经过x轴的坐标为x P= xN+x′= -(2
+
)+ 2
= -(2
-
)cm
(3)带电粒子第2次经过x轴的速度分量分别为
Vx′=V0=m/s
Vy′=at2=2V0=2m/s
所以:V==
V0=5m/s
根据:qVB=m 解得:R2=
设V与E的夹角为β,则有tanβ=1/2
所以有带电粒子第3次经过x轴的坐标
x3="x" P-2R2sin(45°-β)=-(2-
)-2×10×
/10= -(2
+
)cm