问题
计算题
如图所示空间分为Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ三个足够长的区域,各边界面相互平行,其中Ⅰ,Ⅱ区域存在匀强电场EI=1.0×104 V/m,方向垂直边界面竖直向上;EⅡ=×105 V/m,方向水平向右,Ⅲ区域磁感应强度B=5.0 T,方向垂直纸面向里,三个区域宽度分别为d1=5.0 m,d2=4.0 m,d3=
m.一质量m=1.0×10-8 kg、电荷量q=1.6×10-6C的粒子从O点由静止释放,粒子重力忽略不计.求:
(1)粒子离开区域Ⅰ时的速度大小;
(2)粒子从区域Ⅱ进入区域Ⅲ时的速度方向与边界面的夹角;
(3)粒子从O点开始到离开Ⅲ区域时所用的时间.
答案
(1) v1=4×103 m/s (2) θ=30° (3)6.12×10-3s
题目分析:(1)由动能定理得 =qEId1 ① (2分)
得:v1=4×103 m/s ② (1分)
(2)粒子在区域Ⅱ做类平抛运动.水平向右为y轴,竖直向上为x轴.设粒子进入区域Ⅲ时速度与边界的夹角为θ
tan θ= ③(1分)
vx=v1 vy=at ④(1分)
⑤(1分)
t= ⑥(1分)
把数值代入得θ=30°⑦(1分)
(3)粒子进入磁场时的速度v2=2v1 ⑧(1分)
粒子在磁场中运动的半径R==10m ⑨(1分)
粒子在磁场中运动所对的圆心角为120° 因此(1分)
(两式共1分)
由(2)得
(1+1=2分)