如图所示,在直角坐标系xoy的第一象限中分布着沿y轴负方向的匀强电场,在第四象限中分布着方向向里垂直纸面的匀强磁场。一个质量为m、电荷量大小为q的带正电微粒,在A点(0,3)以初速度υ0=120m/s平行x轴射入电场区域,然后从电场区域进入磁场,又从磁场进入电场,并且先后只通过x轴上的P点(6,0)和Q点(8,0)各一次。已知该微粒的比荷为=102C/kg,微粒重力不计。
求:
(1)微粒从A到P所经历的时间和加速度的大小;
(2)求出微粒到达P点时速度方向与x轴正方向的夹角;
(3)电场强度E和磁感强度B的大小。
(1) 2.4×103m/s2 (2) 45°(3)1.2T
题目分析:(1)微粒从平行x轴正方向射入电场区域,由A到P做类平抛运动,微粒在x轴方向上做匀速直线运动
sx=v0 t t== 0.05s ……2分
微粒沿y轴方向做初速度为零的匀加速直线运动
sy =at2 a = 2.4×103m/s2……2分
(2) vy=at tanα= α=arctan
= 45°……3分
(3) qE="m" a E = 24N/C ……2分
设微粒从P点进入磁场速度 v=v0……1分 由几何关系 R =
m……1分
由qvB=m……1分 得 B=
=1.2T ……1分
点评:该题考察到了复合场的问题,即在同一区域内同时存在电场、磁场和重力场三者中的任何两个,或三者都存在.此类问题看似简单,受力不复杂,但仔细分析其运动往往比较难以把握.
常用的处理方法:
1、建立带电粒子在复合场中运动的物理情景.
2、物理情(图)景与解析几何知识有机结合,将物理问题化归为数学问题.
思想方法:数理结合,建模和化归的思想方法.
解题思维流程:题给文字信息→建立物理图景→化归为几何问题→还原为物理结论(构建物理图景(模型)是关键、化归为几何问题是手段).