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在如图所示的xoy坐标系中,y>0的区域内存在着沿y轴正方向、场强为E的匀强电场,y<0的区域内存在着垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场。一带电粒子从y轴上的P(0,h)点以沿x轴正方向的初速度射出,恰好能通过x轴上的D(d,0)点。已知带电粒子的质量为m,带电量为– q。h、d、q均大于0,不计重力的影响。

    (1)若粒子只在电场作用下直接到达D点,求粒子初速度的大小v0

    (2)若粒子在第二次经过x轴时到达D点,求粒子初速度的大小v0

    (3)若粒子在从电场进入磁场时到达D点,求粒子可能具有的初速度的大小v0

 

(1)粒子只在电场作用下直接到达D点

设粒子在电场中运动的时间为t,

粒子沿x方向做匀速直线运动,则 x=v0 t                ①  (1分)

沿y方向做初速度为0的匀加速直线运动,则 h=    ②  (1分)

加速度                                       ③ (1分)

粒子只在电场作用下直接到达D点的条件为  x=d        ④  (1分)

解①②③④得                  (2分)

(2)粒子在第二次经过x轴时到达D点,其轨迹如图所示。设粒子进入磁场的速度大小为v,v与x轴的夹角为θ,轨迹半径为R,则

    vsinθ = at       ⑤          (1分)

         ⑥          (2分)

    粒子第二次经过x轴时到达D点的条件为

    x-2Rsinθ = d    ⑦          (2分)

    解①②③⑤⑥⑦得

    +           (2分)

    (3)粒子在从电场进入磁场时到达D点,其轨迹如图4所示。

根据运动对称性可知QN=2OM=2x             (2分)

粒子在从电场进入磁场时到达D点的条件为

x+n(2x-2Rsinθ) =d    ⑧           (3分)

其中n为非负整数。

解①②③⑤⑥⑧得+ (3分)

解析:略

 

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(2009?茂名二模)如图所示,位于竖直平面内的坐标系xoy,在其第三象限空间有沿水平方向的、垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B,还有沿x轴负方向的匀强电场,场强大小为E.在其第一象限空间有沿y轴负方向的、场强为E′=
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E
的匀强电场,并在y>h区域有磁感应强度也为B的垂直于纸面向里的匀强磁场.一个带电荷量为q的油滴从图中第三象限的P点得到一初速度,恰好能沿PO作直线运动(PO与x轴负方向的夹角为θ=37°),并从原点O进入第一象限.已知重力加速度为g,sin37°=0.6,cos37°=0.8,问:
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2NC
.在其第一象限空间有沿y轴负方向的、场强大小也为E的匀强电场,并在y>h=0.4m的区域有磁感应强度也为B的垂直于纸面向里的匀强磁场.一个带电荷量为q的油滴从图中第三象限的P点得到一初速度,恰好能沿PO作匀速直线运动(PO与x轴负方向的夹角为θ=45°),并从原点O进入第一象限.已知重力加速度g=10m/s2,问:
(1)油滴在第一象限运动时受到的重力、电场力、洛伦兹力三力的大小之比;
(2)油滴在P点得到的初速度大小;
(3)油滴在第一象限运动的时间以及油滴离开第一象限处的坐标值.

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Qr

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