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如图所示,真空中有一个半径r=0.5m的圆形磁场,与坐标原点相切,磁场的磁感应强度大小B=2.0×10-3T,方向垂直于纸面向里,x=r处的虚线右侧有一个方向竖直向上的宽度为L1=0.5m的匀强电场区域,电场强度E=1.5×10N/C,在x=2m处有一垂直x方向的足够长的荧光屏,从O点处向不同方向发射出速率相同的荷质比=1.0×109C/kg带负电的粒子,粒子的运动轨迹在纸面内。一个速度方向沿y轴正方向射入磁场的粒子甲,恰能从磁场与电场的相切处进入电场。不计重力及阻力的作用。求:

1)粒子甲进入电场时的速度;

2)速度方向与y轴正方向成30°(如图中所示)射入磁场的粒子乙,最后打到荧光屏上,画出粒子乙的运动轨迹并求该发光点的位置坐标。

答案

1)由题意及几何关系可得:粒子甲在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径

R=r=0.5m                     2分)

qvB=                        2分)

可得粒子进入电场时的速度v=1.0×106 m/s2分) 

2)粒子乙在磁场中转过120°角后从P点垂直电场线进入电场,运动轨迹如图所示。

 (正确画出运动轨迹给2分)

在电场中的加速度大小a= 1分) 

粒子乙穿出电场时        vy=at2=1分)              tanα=                       1分)             

在磁场中△y1=1.5r=0.75m                       2分)

在电场中侧移△y2=    2分)       

飞出电场后粒子乙做匀速直线运动△y3=L2tanα=(2-0.5-0.5)×0.75=0.75m 2分)

y=y1-(y2+y3=0.1875m              1分)

则该发光点的坐标(2 ,-0.1875)                  1分) 

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