Question

【題目】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UMN；

(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

【答案】（1）（2） （3）

【解析】

(1)設(shè)粒子過(guò)N點(diǎn)時(shí)的速度為v，有

v＝2v0

粒子從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過(guò)程，有

(2)粒子在磁場(chǎng)中以O(shè)′為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑為O′N(xiāo)，有

(3)由幾何關(guān)系得ON＝rsinθ

設(shè)粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1，有ON＝v0t1

粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期

設(shè)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2，有

t＝t1＋t2