问题
计算题
在水平光滑的绝缘桌面内建立如图所示的直角坐标系,第Ⅰ、Ⅱ象限有方向垂直桌面的匀强磁场。第Ⅲ、Ⅳ象限有大小为E的匀强电场,方向与x轴成45°。现把一个质量为m,电量为q的正电荷从坐标为(0,-b)的M点处由静止释放,电荷以一定的速度第一次经x轴进入磁场区域。经过一段时间,从坐标原点O再次回到电场区域。求:
(1)电荷第一次经x轴进入磁场时的速度;
(2)磁感应强度的大小;
(3)粒子从M到O运动时间。
答案
解:(1)粒子从静止沿电场方向进入磁场,到达x轴上的N点,N点的坐标是(b,0)
由几何知识可知粒子从M到N的位移
根据动能定理:
解得进入磁场时的速度
速度方向与电场方向一致,即与x轴成45°
(2)粒子进入磁场做匀速圆周运动,轨迹如图所示。
由几何关系可得圆周运动的半径
由
解得
(3)电荷在电场中的加速度
电荷在电场中的运动时间
电荷在磁场中的运动周期
它在磁场中运动的时间
所以,电荷运动的总时间。