问题 计算题

如图所示,直角坐标系xOy所在的平面内,在y轴右侧有一半径为R的有界圆形匀强磁场区,其圆心N在x轴上,左侧与y轴相切,切点为坐标系的原点O,OP为圆周上的一条弦,与x轴夹角为θ(θ<45°),轴左侧有一沿y轴负方向区域足够大的匀强电场,电场强度大小为E现有一些质量均为m,电荷量均为q的带电粒子(粒子的重力不计),由第三象限的某些位置,以不同的初速度沿平行于x轴的正方向射出,最终这些粒子均能从O点沿OP方向讲入磁场区(忽略运动粒子间相互影响及粒子对电、磁场的影响)。求:

(1)这些粒子在第三象限所有初始位置坐标满足的函数方程;

(2)若从第三象限坐标为(-2a,-atanθ)(其中 a为已知正数)的A点,沿平行于x轴正方向以某一初速度射出该种粒子,粒子恰能从O点进入磁场,从M点射出磁场,若将该区域的磁感应强度变为原来的2倍,其他条件不变,求:粒子从进入磁场到射出磁场所用的时间。

答案

解:(1)设粒子以初速度v0从第三象限任意一点坐标(x、y)垂直电场方向做类平抛运动

O点分速度,O点速度方向

由A点射出的粒子,一定与x轴成θ角,经O点射入磁场,从O点射人磁场,从M点射出磁场的粒子,在磁场中运动的圆心为B点,其运动半径为

当磁场增强为原来的2倍时,粒子的半径:

粒子在磁场中运动的圆心为C点,射出点为Q点由几何关系得:粒子做圆周运动对应的圆心角为40 在磁场中的运动时间:

单项选择题
判断题