(2013•凉山州模拟)如图,在x轴上方有一方向垂直纸面向外的匀强磁场,有一质量为m,电量为q的粒子以初速v0从M点沿y

1个回答

  • 解题思路:(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动,画出轨迹后,结合几何关系求解出半径;然后结合洛伦兹力提供向心力列式求解;(2)带电粒子做匀速直线运动,受到的电场力与洛伦兹力平衡,根据平衡条件确定电场力大小和方向,然后进一步求解电场强度;(3)粒子从P点射出后做类似平抛运动,根据类似平抛运动的分位移公式列式求解Q点的坐标;磁场中运动时间根据公式t=θ2πT求解,电场中运动时间根据类似平抛运动的分运动公式列式求解.

    (1)粒子在磁场中做匀速圆周运动,轨迹如图所示:

    结合几何关系,知:R+Rsin30°=L

    解得:R=[2/3L

    粒子做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,有:

    qv0B=m

    v20

    R]

    解得:B=

    3mv0

    2qL;

    (2)根据题中条件知:电场力与洛伦兹力方向相反,大小相等,有:

    Eq=qv0B

    得带E的大小:E=

    3m

    v20

    2qL

    方向向右上与x轴夹角为60°(与y轴夹角为30°);

    (3)粒子从P到Q类似平抛

    PQsinθ=

    Eq

    2mt2

    PQcosθ=v0t

    t=

    2

    3mv0

    3Eq=

    4

    3

    9v0L

    PQ=[8L/9]

    由题图中:

    ON=R+Rsin30°=[3/2R=L

    NP=(Rcos30°+Rcos30°)tan60°=3R=2L

    OQ=ON+NP+PQ=L+2L+

    8

    9L=

    35

    9]L

    Q点坐标为:([35/9]L,0)

    M到D时间:t1=

    1

    3T=

    4πL

    9v0

    D到P时间:t2=

    Rcos30°+Rcos30°

    sin30°v0=

    4

    3

    3v0L

    MQ运动的总时间:T=t1+t2+t3=

    4πL

    9v0+

    16

    3

    9v0L=

    4π+16

    3

    9v0L;

    答:(1)匀强磁场磁感应强度B的大小为

    3mv0

    2qL.

    (2)匀强电场的电场强度E的大小为

    3m

    v20

    2qL,方向为向右上与x轴夹角为60°.

    (3)Q点坐标及从M点运动到Q点的总时间t为

    4π+16

    3

    9v0L.

    点评:

    本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动.

    考点点评: 本题关键明确粒子的运动规律,然后画出运动轨迹,分磁场中圆周运动、复合场中的匀速运动、电场中类似平抛运动进行研究.

相关问题