(20分) 如图20所示,在直角坐标系的I、II象限内有垂直于纸面向里的匀强磁场,第III象限有沿y轴负方向的匀强电场,第四象限内无电场和磁场.质量为m,电量为q的粒子由M点以速度v0沿x轴负方向进入电场,不计粒子的重力,粒子经N和x轴上的P点最后又回到M点。设OM=OP=l,ON=2l,求:
(1)电场强度E的大小;
(2)匀强磁场磁感应强度B的大小;
(3)粒子从M点进入电场,经N、P点最后又回到M点所用的时间 t。
(1) (2)
(3)
(1)根据粒子在电场中的运动情况可知,粒子带负电,粒子在电场中运动所用的时间设为t1。
在x方向有 1
在y方向有 2
解得 ③ 4分
(2)设粒子到达N点的速度为v,运动方向与轴夹角
由动能定理得 ④ 2分
将③式代入,得 ⑤
⑥ 2分
粒子在磁场中做匀速圆周运动,经过P点时的速度方向也与负x方向成45°,从P到M做直线运动 NP=NO+OP=3l ⑦ 1分
粒子在匀强磁场中在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动
⑧ 2分
半径为 ⑨
联立上述各式解得 ⑩ 2 分
(3)粒子在电场中运动所用时间为 2 分
粒子在磁场中所用时间 2 分
由P→M匀速直线运动所用时间 2 分
粒子从M进入电场,经N、P点最后又回到M点所用的时间
2分
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U (V) | 0.40 | 0.60 | 1.00 | 1.20 | 1.50 | 1.60 |
I (A) | 0.20 | 0.45 | 0.80 | 1.80 | 2.81 | 3.20 |
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