问题
计算题
如图所示,矩形abcd关于x轴对称,长ad= 2L,宽ab=L,三角形Oab区域内存在竖直向下的匀强电场,梯形Obcd区域内存在垂直于纸面向外的匀强磁场,一个质量为m、电荷量为+q的带电粒子(不计重力)以初速度v从P点沿x轴正方向进入电场,穿过电场后从Ob边上的Q点处进入磁场,然后从y轴负半轴上的M点(图中未标出)垂直于y轴离开磁场,已知试求:
(1)匀强电场的场强E大小;
(2)匀强磁场的磁感应强度B大小。
答案
解:(1)根据题意,Ob与x轴的夹角为45°,带电粒子在电场中做类平抛运动,设在电场中运动时间为t,场强为E,则
x=OQ·cos45°=vt ①
②
qE=ma ③
联立以上各式解得
(2)粒子的运动轨迹如图所示,在Q点竖直分速度vy=at,代入数据解得vy=v
粒子在进入磁场时的速度 ④
速度方向与+x方向之间的夹角θ满足 ⑤
θ=45°,即粒子垂直于Ob边进入磁场,在磁场中做匀速圆周运动的圆心即为O点
半径 ⑥
又 ⑦
解得