问题 计算题

在竖直平面内,以虚线为界分布着如图所示足够大的匀强电场和匀强磁场,其中匀强电场方向竖直向下,大小为E;匀强磁场垂直纸面向里,磁感应强度大小为B。虚线与水平线之间的夹角为θ=45°,一带负电粒子从O点以速度v0,已知带负电粒子电荷量为q,质量为m,(粒子重力忽略不计)。

(1)带电粒子从O点开始到第1次通过虚线时所用的时间;

(2)带电粒子第3次通过虚线时,粒子距O点的距离;

(3)粒子从O点开始到第4次通过虚线时,所用的时间。

答案

解:如图所示

(1)根据题意可得粒子运动轨迹如图所示,

因为=45°,根据几何关系,带电粒子从O运动到A为3/4圆周

则带电粒子在磁场中运动时间为:

(2)由qvB=m得带电粒子在磁场中运动半径为:

带电粒子从O运动到A为3/4圆周,解得

带电粒子从第2次通过虚线到第3次通过虚线运动轨迹为圆周,

所以粒子距O点的距离

(3)粒子从A点进入电场,受到电场力F=qE,则在电场中从AB匀减速,再从BA匀加速进入磁场。在电场中加速度大小为:

AB的时间与从BA的时间相等,

带电粒子从AC

带电粒子从C点再次进入电场中做类平抛运动

X=v0t4

由几何关系得:Y=X

第4次到达虚线的总时间为

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判断题