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如图,直线MN上方有平行于纸面且与MN成45°的有界匀强电场,电场强度大小未知;MN下方为方向垂直于纸面向里的有界匀强磁场,磁感应强度大小为B。今从MN上的O点向磁场中射入一个速度
题目详情
如图,直线MN上方有平行于纸面且与MN成45°的有界匀强电场,电场强度大小未知;MN下方为方向垂直于纸面向里的有界匀强磁场,磁感应强度大小为B。今从MN上的O点向磁场中射入一个速度大小为v、方向与MN成45°角的带正电粒子,该粒子在磁场中运动时的轨道半径为R。若该粒子从O点出发记为第一次经过直线MN,而第五次经过直线MN时恰好又通过O点。不计粒子的重力。求: (1)画出粒子在磁场和电场中运动轨迹的草图; (2)电场强度的大小; (3)该粒子再次从O点进入磁场后,运动轨道的半径; (4)该粒子从O点出发到再次回到O点所需的时间。 |
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▼优质解答
答案和解析
(1)粒子的运动轨迹如图,先是一段半径为R的1/4圆弧到a点,接着恰好逆电场线匀减速运动到b点速度为零再返回a点速度仍为v,再在磁场中运动一段3/4圆弧到c点,之后垂直电场线进入电场作类平抛运动 |
(2)易知, 类平抛运动的垂直和平行电场方向的位移都为 ① 所以类平抛运动时间为 ② 又 ③ 再者 ④ 由①②③④可得 ⑤ (3)由平抛知识得 所以 [或 ] 则第五次过MN进入磁场后的圆弧半径 (4)粒子在磁场中运动的总时间为 ⑥ 粒子在电场中的加速度为 粒子做直线运动所需时间为 ⑦ 由②⑥⑦式求得粒子从出发到第五次到达O点所需时间 |
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