问题详情:
平面直角坐标系xOy中,第Ⅰ象限存在垂直于平面向里的匀强磁场,第Ⅲ象限存在沿y轴负方向的匀强电场,如图所示.一带负电的粒子从电场中的Q点以速度v0沿x轴正方向开始运动,Q点到y轴的距离为到x轴距离的2倍.粒子从坐标原点O离开电场进入磁场,最终从x轴上的P点*出磁场,P点到y轴距离与Q点到y轴距离相等.不计粒子重力,问:
(1)粒子到达O点时速度的大小和方向;
(2)电场强度和磁感应强度的大小之比.
【回答】
(1),与x轴正方向成45°角斜向上 (2)
【详解】
(1)粒子运动轨迹如图:
粒子在电场中由Q到O做类平抛运动,设O点速度v与x方向夹角为,Q点到x轴的距离为L,到y轴的距离为2L,粒子的加速度为a,运动时间为t,根据平抛运动的规律有:
x方向:
y方向:
粒子到达O点时沿y轴方向的分速度:
,
又
,
解得,即,
粒子到达O点时的夹角为450解斜向上,粒子到达O点时的速度大小为
;
(2)设电场强度为E,粒子电荷量为q,质量为m,粒子在电场中受到的电场力为F,粒子在电场中运动的加速度:
,
设磁感应强度大小为B,粒子做匀速圆周运动的半径为R,洛伦兹力提供向心力,有:
,
根据几何关系可知:
解得:
知识点:带电粒子在电场中的运动
题型:解答题