如图所示,在坐标系xOy内有一半径为a的圆形区域,圆心坐标为O1(a,0),圆内分布有垂直纸面向里的匀强磁场。在直线y=a的上方和直线x=2a的左侧区域内,有一沿y轴负方向的匀强电场,场强大小为E。一质量为m、电荷量为+q(q>0)的粒子以速度v从O点垂直于磁场方向射入,当速度方向沿x轴正方向时,粒子恰好从O1点正上方的A点射出磁场,不计粒子重力。
(1)求磁感应强度B的大小;
(2)求沿X轴正方向以速度v入射的粒子在电场和磁场中运动的总路程;
(3)若粒子以速度v从O点垂直于磁场方向射入第一象限,当速度方向沿x轴正方向的夹角=300时,求粒子从射入磁场到最终离开磁场的时间t。
(1)设粒子在磁场中做圆运动的轨迹半径为R ---- 2分
粒子自A点射出,由几何知识 ----- 2分 解得 ------ 1分
(2)经分析粒子在磁场运动的路程 S1= ------2分
粒子在电场中的路程S2 E q=ma -----2分
S=S1+S2= -----2分
(3)粒子运动轨迹如图所示
粒子在磁场中做圆运动的周期
粒子从磁场中的P点射出,因磁场圆和粒子的轨迹圆的半径相等,OO1PO2构成菱形,故粒子从P点的出射方向与y轴平行,粒子由O到P所对应的圆心角为 =600
由几何知识可知,粒子由P点到x轴的距离 S=acos
粒子在电场中做匀变速运动,在电场中运动的时间 ----- 2分
粒子由P点第2次进入磁场,由Q点射出,PO1QO3构成菱形,由几何知识可知Q点在x轴上,粒子由P到Q的偏向角为=1200,则
粒子先后在磁场中运动的总时间 ---- 2分
粒子在场区之间做匀速运动的时间 ------2分
解得粒子从射入磁场到最终离开磁场的时间
--------2分
【解析】略
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