如图所示,在xOy直角坐标系中,第Ⅰ象限内分布着方向垂直纸面向里的匀强磁场,第Ⅱ象限内分布着方向沿y轴负方向的匀强电场.初速度为零、带电荷量为q、质量为m的粒子经过电压为U的电

问题描述:

如图所示,在xOy直角坐标系中,第Ⅰ象限内分布着方向垂直纸面向里的匀强磁场,第Ⅱ象限内分布着方向沿y轴负方向的匀强电场.初速度为零、带电荷量为q、质量为m的粒子经过电压为U的电场加速后,从x轴上的A点垂直x轴进入磁场区域,经磁场偏转后过y轴上的P点且垂直y轴进入电场区域,在电场中偏转并击中x轴上的C点.已知OA=OC=d.求电场强度E和磁感应强度B的大小(粒子的重力不计).

设带电粒子经电压为U的电场加速后速度为v,
由动能定理得:qU=

1
2
mv2-0  ①
带电粒子进入磁场后做圆周运动,洛伦兹力提供向心力,
由牛顿第二定律得:qBv=
mv2
r
     ②
依题意可知:r=d   ③
联立①②③可解得:B=
2qUm
qd
      ④;
带电粒子在电场中偏转,做类平抛运动,
设经时间t从P点到达C点,则:
d=vt   ⑤d=
1
2
qE
m
2
联立①⑤⑥可解得:E=
4U
d

答:电场强度E大小为:
4U
d
,磁感应强度B的大小为:
2qUm
qd