如图所示,在直角坐标系的第一、二象限内有垂直于纸面的匀强磁场,第三象限有沿y轴负方向的匀强电场;第四象限无电场和磁场。现有一质量为m、电荷量为q的粒子以速度v0从y轴上的M点沿x轴负方向进入电场,不计粒子的重力,粒子经x轴上的N点和P点最后又回到M点,设OM=L,ON=2L.求:
(1)带电粒子的电性,电场强度E的大小;
(2)带电粒子到达N点时的速度大小和方向;
(3)匀强磁场的磁感应强B的大小和方向;
(4)粒子从M点进入电场,经N、P点最后又回到M点所用的时间。
如图所示,在直角坐标系的第一、二象限内有垂直于纸面的匀强磁场,第三象限有沿y轴负方向的匀强电场;第四象限无电场和磁场。现有一质量为m、电荷量为q的粒子以速度v0从y轴上的M点沿x轴负方向进入电场,不计粒子的重力,粒子经x轴上的N点和P点最后又回到M点,设OM=L,ON=2L.求:
(1)带电粒子的电性,电场强度E的大小;
(2)带电粒子到达N点时的速度大小和方向;
(3)匀强磁场的磁感应强B的大小和方向;
(4)粒子从M点进入电场,经N、P点最后又回到M点所用的时间。
(1)粒子带负电 1分
粒子从M至N运动过程有: ① 1分
加速度 ② 1分 运动时间
③ 1分
由①②③得电场强度 则
④ 1分
(2)设vN与x成θ角 2分
带电粒子到N点速度 ⑤ 2分
(3)带电粒子在磁场中做圆周运动的轨迹如图所示,圆心在O′处,设半径为R,由几何关系知带电粒子过P点的速度方向与x成角,则
OP=OM=L
则 ⑥ 2分
由牛顿第二定律得: ⑦ 2分
由⑥ ⑦解得: 1分
(4)粒子从M至N时间: ⑧ 2分
粒子在磁场中运动时间 ⑨ 2分
粒子从P至M运动时间 ⑩ 2分
从M点进入电场,经N、P回M所用时间 1分
略