如圖所示,在坐標系xOy內有一半徑為a的圓形區(qū)域,圓心坐標為O1(a,0),圓內分布有垂直紙面向里的勻強磁場。在直線y=a的上方和直線x=2a的左側區(qū)域內,有一沿y軸負方向的勻強電場,場強大小為E。一質量為m、電荷量為+q(q>0)的粒子以速度v從O點垂直于磁場方向射入,當速度方向沿x軸正方向時,粒子恰好從O1點正上方的A點射出磁場,不計粒子重力。
(1)求磁感應強度B的大;
(2)求沿X軸正方向以速度v入射的粒子在電場和磁場中運動的總路程;
(3)若粒子以速度v從O點垂直于磁場方向射入第一象限,當速度方向沿x軸正方向的夾角=300時,求粒子從射入磁場到最終離開磁場的時間t。
(1)設粒子在磁場中做圓運動的軌跡半徑為R ---- 2分
粒子自A點射出,由幾何知識 ----- 2分 解得 ------ 1分
(2)經分析粒子在磁場運動的路程 S1= ------2分
粒子在電場中的路程S2 Eq=ma -----2分
S=S1+S2= -----2分
(3)粒子運動軌跡如圖所示
粒子在磁場中做圓運動的周期
粒子從磁場中的P點射出,因磁場圓和粒子的軌跡圓的半徑相等,OO1PO2構成菱形,故粒子從P點的出射方向與y軸平行,粒子由O到P所對應的圓心角為 =600
由幾何知識可知,粒子由P點到x軸的距離 S=acos
粒子在電場中做勻變速運動,在電場中運動的時間 -----2分
粒子由P點第2次進入磁場,由Q點射出,PO1QO3構成菱形,由幾何知識可知Q點在x軸上,粒子由P到Q的偏向角為=1200,則
粒子先后在磁場中運動的總時間 ----2分
粒子在場區(qū)之間做勻速運動的時間 ------2分
解得粒子從射入磁場到最終離開磁場的時間
--------2分
解析:略
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