在如图所示的直角坐标系中,有一个与坐标平面垂直的界面,界面与x轴成45°且经过坐标原点O,界面右下侧有一匀强电场,场强为E,方向沿y轴的正方向,界面左上侧有一匀强磁场,方向垂直坐标平面向里,大小未知.现把一个质量为m,电量为+q的带电粒子从坐标为(b,-b)的P点处由静止释放,粒子以一定的速度第一次经过界面进入磁场区域.经过一段时间,从坐标原点O再次回到电场区域,不计粒子的重力.求:(1)粒子第一次经过界面进入磁场时的速度有多大?(2)磁场的磁感应强度的大小?(3)粒子第三次经过界面时的位置坐标?

问题描述:

在如图所示的直角坐标系中,有一个与坐标平面垂直的界面,界面与x轴成45°且经过坐标原点O,界面右下侧有一匀强电场,场强为E,方向沿y轴的正方向,界面左上侧有一匀强磁场,方向垂直坐标平面向里,大小未知.现把一个质量为m,电量为+q的带电粒子从坐标为(b,-b)的P点处由静止释放,粒子以一定的速度第一次经过界面进入磁场区域.经过一段时间,从坐标原点O再次回到电场区域,不计粒子的重力.求:

(1)粒子第一次经过界面进入磁场时的速度有多大?
(2)磁场的磁感应强度的大小?
(3)粒子第三次经过界面时的位置坐标?

(1)粒子从静止沿电场方向进入磁场,到达界面上的Q点,Q点的坐标是(b,b)由几何知识可知粒子从P到Q的位移为:s=2b 根据动能定理有:2qEb=12mv2-0  解得进入磁场时的速度为:v=2qEbm(2)粒子进...
答案解析:(1)带电粒子在匀强电场中做匀加速直线运动,只有电场力做功,根据动能定理从而求出进入磁场时的速度大小.
(2)根粒子进入磁场做匀速圆周运动,画出轨迹由几何关系确定半径,然后结合牛顿第二定律求出磁场强度的大小.
(3)粒子从坐标原点O第二次经过界面进入电场时,速度方向与电场方向垂直,粒子在电场中做类平抛运动,将运动分解成水平方向和竖直方向即可求解.
考试点:带电粒子在匀强磁场中的运动;带电粒子在匀强电场中的运动.


知识点:本题考查带电粒子在电场和磁场中的运动,关键理清粒子的运动轨迹,以及运动的情况,结合几何关系进行求解.