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如圖所示,在y>0的空間中存在勻強電場,場強方向沿y軸正方向,場強大小為E.在y<0的空間中存在勻強磁場,磁場方向垂直xOy平面(紙面)向外,磁感應強度大小為B.一電量為q、質量為m、重力不計的帶負電的粒子,在y軸上y=L處的P點由靜止釋放,然后從O點進入勻強磁場.已知粒子在y<0的空間運動時一直處于磁場區(qū)域內,求:
(1)粒子到達O點時速度大小v;
(2)粒子經過O點后第一次到達x軸上Q點(圖中未畫出)的橫坐標x0;
(3)粒子從P點出發(fā)第一次到達x軸上Q點所用的時間t.
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(1)從P到O的過程中電場力做正功,根據(jù)動能定理:qEL=
1
2
mv2
解得:v=
2qEl
m
  ②
(2)粒子沿-y方向進入磁場時,由左手定則可知粒子向右偏轉,做勻速圓周運動,Bqv=m
v2
r
  ③
由③式可得:r=
mv
Bq
=
1
B
2mEL
q
  ④
所以,Q點的坐標在x軸正方向上,橫坐標 x0=2r=
2mv
Bq
=
2
B
2mEL
q
  ⑤
(3)在電場中運動時間t1,則 L=
1
2
qE
m
t21
  ⑥
即 t1=
2mL
qE
  ⑦
在磁場中運動時間t2,則:t2=
1
2
T=
πm
Bq
  ⑧
故粒子從P點出發(fā)第一次到達x軸上到達Q點所用的時間:t=t1+t2=
2mL
qE
+
πm
Bq
  ⑨
答:
(1)粒子到達O點時速度大小v為
2qEL
m
;
(2)粒子經過O點后第一次到達x軸上Q點(圖中未畫出)的橫坐標x0
2
B
2mEL
q
;
(3)粒子從P點出發(fā)第一次到達x軸上Q點所用的時間t為
2mL
qE
+
πm
Bq
練習冊系列答案
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如圖所示,在y>0的空間中存在著沿y軸正方的勻強電場;在y<0的空間中存在垂直xoy平面向里的勻強磁場.一個帶負電的粒子(質量為m,電荷量為q,不計重力),從y軸上的P(0,b)點以平行于x軸的初速度υ0射入電場,經過x軸上的N(2b,0)點.求:
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精英家教網如圖所示,在y<0的區(qū)域內存在勻強磁場,磁場方向垂直于xoy平面并指向紙面外,磁感應強度為B.一帶正電的粒子以速度v0從O點射入磁場,入射方向在xoy平面內,與x軸正向的夾角為θ.若粒子射出磁場的位置與O點的距離為l,求該粒子的電量和質量之比q/m及帶點粒子在磁場中的運動時間.

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