问题 问答题

如图所示,在第一象限有垂直于xoy平面向外的匀强磁场,一质量为m,电量为+q的粒子从O点沿y轴正方向以速度v射入磁场.测得它通过通过x轴的C点与点O的距离为L(不计重力,).

求(1)磁场的磁感应强度及粒子在磁场做圆周运动运动的周期

(2)若其它条件不变,粒子从O点出发,运动了t=

3πL
8v
时加上某一方向的匀强电场后粒子做匀速直线运动,求电场强度的大小和方向及粒子与x轴的交点位置.

答案

(1)粒子在电磁场的轨迹如图,设轨道半径R,由几何关系有:

  R=

L
2

粒子在磁场中做圆周运动,由洛伦兹力作为向心力可得:

  qvB=m

v
R

解得B=

mv
qR
=
2mv
qL

粒子在磁场圆周运动周期为:

 T=

2πR
v
=
πL
v

(2)由在磁场中运动的时间t=

3πL
8v
=
3T
8

所以粒子速度方向改变θ=135°时加上电场后做直线运动,轨迹如图所示,

由 qE=qvB,

E=vB=

2mv2
qL

方向为斜向上与水平成45°,

在x轴的交点与O点距离 x=R+

2
R=(1+
2
)
L
2

答:(1)磁场的磁感应强度为

2mV
qL
,粒子在磁场做圆周运动的周期为
πL
V

    (2)电场强度的大小

2mv2
qL
,方向为斜向上与水平成450 ,在x轴的交点与O点距离为
(1+
2
)L
2

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