如图所示,x轴上方有一匀强磁场,磁感应强度为B,磁场方向垂直于纸面向里。x轴下方有一匀强电场,电场强度为E、方向与y轴的夹角θ = 450斜向上方。现有一质量为m、带电量为q的正离子,以速度v0由y轴上的A点沿y轴正方向射入磁场,该离子在磁场中运动一段时间后从x轴上的C点(图中未画出)进入电场区域,离子经C点时的速度方向与电场方向相反。设磁场和电场区域均足够大,不计离子的重力,求:
(1)离子从A点出发到第一次穿越x轴时的运动时间;
(2)C点到坐标原点O的距离;
(3)离子第四次穿越x轴时速度的大小及速度方向与电场方向的夹角。并大致画出离子前四次穿越x轴在磁场和电场区域中的运动轨迹。
解:(1)(6分)离子射入磁场中在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动,设粒子在磁场中从A到C的时间为t1,由牛顿第二定律
(2分)
(1分)
得 (3分)
(2)(4分)粒子运动轨迹如图所示,设C点到坐标原点O的距离为xC
(2分)
由几何知识 得 xC=(r+rcos450)= (2分)
(3)(8分)离子从第三次过x轴到第四次过x轴的过程在电场中做类平抛运动,设沿着v0的方向为x′ 轴,离子沿x′ 轴做匀速直线运动,设沿着电场的方向为y′轴,离子沿y′轴做初速为零的匀变速直线运动
① (1分)
② (1分)
③ (1分)
④ (1分)
设离子第四次穿越x轴时速度的大小为v,速度方向与电场方向的夹角为α.
由图中几何关系知 ⑤ (1分)
⑥
⑦
由以上各式得 (1分)
(1分)
正确画出正离子前四次穿越x轴在磁场和电场区域中运动轨迹的得1分,只要有错不得分。
科目:高中物理 来源: 题型:
r正 |
r负 |
t正 |
t负 |
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
3 |
| ||
2 |
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
查看答案和解析>>
湖北省互联网违法和不良信息举报平台 | 网上有害信息举报专区 | 电信诈骗举报专区 | 涉历史虚无主义有害信息举报专区 | 涉企侵权举报专区
违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com