试题与答案

(14分)在如图所示的直角坐标中,x轴的上方有与x轴正方向成θ=45°角的匀强电

题型:计算题

题目:

(14分)在如图所示的直角坐标中,x轴的上方有与x轴正方向成θ=45°角的匀强电场,场强的大小为。x轴的下方有垂直于xOy面的匀强磁场,磁感应强度的大小为B=2×10-2T,方向垂直纸面向外。把一个比荷为的带正电粒子从坐标为(0,1.0)的A点处由静止释放,电荷所受的重力忽略不计。求:

(1)带电粒子从释放到第一次进入磁场时所用的时间t;

(2)带电粒子在磁场中的偏转半径R;

(3)带电粒子第三次到达x轴上的位置坐标。

答案:

(1)(2)(3)(8,0)

题目分析:(1)带电粒子从A点释放后做匀加速直线运动,有:

           ①

           ②

联解①②并代入数据得:

           ③

(2)设带电粒子进入磁场时的速度为v,则:

             ④

带电粒子进入磁场后在洛伦兹力作用下以O1为圆心做匀速圆周运动,有:

             ⑤

联解并代入数据得:

        ⑥

(3)根据粒子运动轨迹的对称性,由几何关系知带电粒子第二次到轴的位置与第一次相距:

         ⑦

可知粒子恰从O点回到电场区域,作出运动轨迹如图所示。

      ⑧

带电粒子再次进入电场后,粒子做类平抛运动,设运动时间t′后到达x轴位置Q(xQ,0),则由运动学规律有:

沿着速度v方向:

          ⑨

垂直速度v方向:

         ⑩

联解并代入数据得:

,即Q点位置坐标为(8,0)。          ⑪

评分参考意见:本题满分14分,其中①⑤⑦式各2分,②③④⑥⑧⑨⑩⑪式各1分;若有其他合理解法且答案正确,可同样给分。

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