如图所示,平面坐标系 Oxy 中,在y>0的区域存在沿 y 轴负方向的匀强电场,场强大小为 E ,在-h<y<0的

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-06-02
如图所示,平面直角坐标系xOy中,在y>0的区域存在沿y轴负方向的匀强电场,场强大小为E.在-h<y<0的区

(1)由题可知,粒子在磁场Ⅰ中做匀速圆周运动的圆心角θ=60°,相应的半径为 r 1 = h sin60° = 2 3 3 h 由qvB=m v 2 r 1 ,得v= 2 3 qBh 3m (2)粒子在电场中做类平抛运动,有 x 0 =vcos30°?t 0 y 0 = 1 2 ? qE m t 20 又vsin30°= qE m t 0 解得,t 0 = 3 Bh 3E ,x 0 = 3 B 2 h 2 q 3mE ,y 0 = B 2 h 2 q 6mE (3)根据运动的对称性可知,第一次返回y=y 0 处前在磁场Ⅰ中运动的总时间为t 1 = 2π 3 ? m qB 在磁场Ⅱ中运动的总时间为t 2 = π 2 ? m qB 故第一次返回y=y 0 处前运动的总时间为T=2t 0 +t 1 +t 2 = 2 3 Bh 3E + 7πm 6qB 之后运动呈周期性,故返回y=y 0 处前运动的总时间为t=nT=n(2t 0 +t 1 +t 2 = 2 3 Bh 3E + 7πm 6qB ),n=1,2,3,…答:(1)粒子经过C点时的速度大小为 2 3 qBh 3m ;(2)A、C两点与O点间的距离x 0 、y 0 分别为 3 B 2 h 2 q 3mE 和y 0 = B 2 h 2 q 6mE .(3)粒子从A点出发,经过n(2t 0 +t 1 +t 2 = 2 3 Bh 3E + 7πm 6qB ),n=1,2,3,…时间可回到y=y 0 处.

(1)粒子在电场、磁场中运动的轨迹如图所示.设粒子从P1到P2的时间为t,电场强度的大小为E,粒子在电场中的加速度为a,由牛顿第二定律及运动学公式有:qE=ma 2h=v0t h=12at2解得:E=mv202qh(2)粒子到达P2时速度沿x方向的分量仍为v0,以v1表示速度沿y方向分量的大小,v表示速度的大小,θ表示速度和x轴的夹角,则有:vy=at=v0v=v20+v2y=2v0tanθ=vyv0=1所以:θ=45°设磁场的磁感应强度为B,在洛仑兹力作用下粒子做匀速圆周运动,用r表示圆周的半径.由牛顿第二定律有:qvB=mv2r因为OP2=OP3,θ=45°,由几何关系可知,连线P2P3为圆轨道的直径.由此得:r=2h解得:B=mvqR=mv0qh(3)设满足条件的磁感应强度为B′,下面分两种情况讨论:第一种情况:根据对称性,轨迹高于y轴对称,能过P2点的轨迹如图乙所示,由几何关系知:R=22h又有qB′v=mv2R得:<span class="MathZyb" mathtag="math" style="whiteSpace:n

(1)  (2)  (3)