Question

在平面直角坐標(biāo)系xOy中，第Ⅰ象限存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，第Ⅳ象限存在垂直于坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子從y軸正半軸上的M點(diǎn)以速度v₀垂直于y軸射入電場(chǎng)，經(jīng)x軸上的N點(diǎn)與x軸正方向成θ＝60°角射入磁場(chǎng)，最后從y軸負(fù)半軸上的P點(diǎn)垂直于y軸射出磁場(chǎng)，如圖所示。不計(jì)粒子重力，求

   （1）M、N兩點(diǎn)間的電勢(shì)差U_MN ；

   （2）粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r；

   （3）粒子從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的總時(shí)間t。

 

Answer 1

（1）U_MN＝

（2）r＝

（3）t＝

解析:（1）設(shè)粒子過(guò)N點(diǎn)時(shí)速度v，有＝cosθ　　　（1分）

       v＝2v₀

       粒子從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過(guò)程，有qU_MN＝mv²－mv�。�2分）

       U_MN＝　　　　　　　　　　　　 （1分）

       （2）粒子在磁場(chǎng)中以O^/為圓做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑為O^/N，有

qvB＝                     （2分）

       r＝　　　　　　 （1分）

       （3）由幾何關(guān)系得ON＝rsinθ              （1分）

       粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t₁，有ON＝v₀t₁         （1分）

       t₁＝　　�。�1分）

       粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期T＝　　　　　�。�2分）

       設(shè)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t₂，有t₂＝  （2分）

       t₂＝　（1分）

       t＝t₁＋t₂t＝　　　　　　　　　 �。�1分