如图所示的平面直角坐标系xOy,在第Ⅰ象限内有平行于y轴的匀强电场,方向沿y轴正方向;在第Ⅳ象限的正三角形abc区域内有匀强磁场,方向垂直于xOy平面向里,正三角形边长为L,且ab边与y

时间:2024-04-30 15:21:25 5A范文网 浏览: 平时作业 我要投稿

问题描述:

如图所示的平面直角坐标系xOy,在第Ⅰ象限内有平行于y轴的匀强电场,方向沿y轴正方向;在第Ⅳ象限的正三角形abc区域内有匀强磁场,方向垂直于xOy平面向里,正三角形边长为L,且ab边与y轴平行.一质量为m、电荷量为q的粒子,从y轴上的P(0,h)点,以大小为v0的速度沿x轴正方向射入电场,通过电场后从x轴上的a(2h,0)点进入第Ⅳ象限,又经过磁场从y轴上的某点进入第Ⅲ象限,且速度与y轴负方向成45°角,不计粒子所受的重力.求:
(1)电场强度E的大小;
(2)abc区域内磁场的磁感应强度B的最小值;
(3)假设磁场的磁感应强度为B,粒子从p点出发到达y轴的时间t.

最佳答案

(1)设粒子在电场中运动的时间为t,则有:x=v0t=2h
y=

1
2
at2=h
qE=ma
联立以上各式可得:E=
m
v20
2qh

(2)粒子到达a点时沿负y方向的分速度为:vy=at=v0
所以v=
v20
+
v2y
=
2
v0,方向指向第Ⅳ象限与x轴正方向成45°角??
粒子在磁场中运动时,洛伦兹力提供向心力,故qvB=
mv2
r

当粒子从b点射出时,磁场的磁感应强度为最小值,
此时有:r=
2
2
L,所以:B=
2mv0
qL

(3)由(1)中粒子在第一象限中运动时间t1=
2h
v0

粒子进入磁场中做圆周运动圆心角α=
π
2
(如图)

运动时间:t2=
α
T=
πm
2qB

粒子出磁场后做匀速直线运动,时间:t3=
2
5A范文网用户 2017-10-30
问题解析
粒子在电场中做类平抛运动,根据平抛运动规律可求解;
粒子在进入磁场时的速度根据(1)可求解,粒子在磁场中受洛伦兹力作用做圆周运动,根据几何关系可求得半径r,从而可求磁场强度;
分段求出粒子在电场、磁场中、及出磁场后的时间,三段时间之和即为所求总时间.
名师点评
本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动;牛顿第二定律;向心力;带电粒子在混合场中的运动.
考点点评: 带电粒子在电磁场中的运动要注意分析过程,并结合各过程中涉及到的运动规律采用合理的物理规律求解.
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