(09年朝阳区月考)(10分)如图所示xOy的区域中,x<0的区域有场强大小为E,方向沿y轴负方向的匀强电场,0<x<d的区域中有磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向里的匀强磁场,y轴为两场的分界线。现有一质量为m,电荷量为-q的带电粒子从电场中的P点处,以初速度v0沿x轴正方向进入电场,已知PO间的距离为。粒子的重力忽略不计。求:
(1)带电粒子进入磁场时的位置坐标;
(2)射入磁场时带电粒子的速度大小和方向;
(3)要使带电粒子穿过磁场区域不再返回电场中,磁场的宽度d应满足的条件。
(09年朝阳区月考)(10分)如图所示xOy的区域中,x<0的区域有场强大小为E,方向沿y轴负方向的匀强电场,0<x<d的区域中有磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向里的匀强磁场,y轴为两场的分界线。现有一质量为m,电荷量为-q的带电粒子从电场中的P点处,以初速度v0沿x轴正方向进入电场,已知PO间的距离为。粒子的重力忽略不计。求:
(1)带电粒子进入磁场时的位置坐标;
(2)射入磁场时带电粒子的速度大小和方向;
(3)要使带电粒子穿过磁场区域不再返回电场中,磁场的宽度d应满足的条件。
解析:(1)以带电粒子为研究对象,对带电粒子受力分析,带电粒子在电场中向上做类平抛运动,设它在+y方向上偏移量为Δy,在电场中的加速度为a,运动时间为t,所以:
坐标为:
(2)设带电粒子进入磁场时的速度大小为v,沿y轴方向的速度为vy,所以:
(2分)
速度方向与水平方向成45°角。 (1分)
(3)画出带电粒子进入磁场后的临界运动轨迹,设进入磁场时速度v的方向与水平方向的夹角为θ,
画进、出磁场是速度的垂线,交点为半径,设半径为r,由几何关系得:
(4分)