如图所示,在矩形ABCD区域内,对角线BD以上的区域存在有平行于AD向下的匀强电场,对角线BD以下的区域存在有垂直于纸面的匀强磁场(图中未标出),矩形AD边长为L,AB边长为2L。一个质量为m、电荷量为+q的带电粒子(重力不计)以初速度v0从A点沿AB方向进入电场,在对角线BD的中点P处进入磁场,并从DC边上以垂直于DC边的速度离开磁场(图中未画出),求:
(1)电场强度E的大小和带电粒子经过P点时速度v的大小和方向;
(2)磁场的磁感应强度B的大小和方向。
如图所示,在矩形ABCD区域内,对角线BD以上的区域存在有平行于AD向下的匀强电场,对角线BD以下的区域存在有垂直于纸面的匀强磁场(图中未标出),矩形AD边长为L,AB边长为2L。一个质量为m、电荷量为+q的带电粒子(重力不计)以初速度v0从A点沿AB方向进入电场,在对角线BD的中点P处进入磁场,并从DC边上以垂直于DC边的速度离开磁场(图中未画出),求:
(1)电场强度E的大小和带电粒子经过P点时速度v的大小和方向;
(2)磁场的磁感应强度B的大小和方向。
解:
(1)带电粒子在电场中做类平抛运动,则水平方向: (2分)
竖直方向: (2分)
解得: (2分)
在竖直方向粒子做匀变速运动竖直分速度为vy,则有
代入得:
(2分)
P点的速度为 (2分)
速度与水平方向的夹角为
所以:
(1分)
(2)由几何关系可知:粒子在磁场中转过的圆心角为45º (1分)
(1分)
得: (1分)
粒子在磁场中做匀速圆周运动
(2分)
得:(1分)磁场方向垂直纸面向外。 (1分)