(2013?濮阳一模)如图所示,真空中的矩形abcd区域内存在竖直向下的匀强电场,半径为R的圆形区域内同时存

2025-05-19 04:28:32
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回答1:

解:(1)设匀强电场强度为E,当电场和磁场同时存在时,粒子沿ef方向做直线运动,有:
  qv0B=qE…①
当撤去磁场,保留电场时,带电粒子做类平抛运动,水平方向做匀速直线运动,竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动,由题,粒子恰能从c点飞出,则
 水平方向有:2R=v0t  ②
 竖直方向有:

1
2
bc=
1
2
at2
 ③
            qE=ma  ④
联解①②③④得:
  
q
m
=
3
v0
3BR
…⑤
(2)若撤去电场保留磁场,粒子将在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,轨迹如图所示.
设粒子离开矩形区域时的位置g离b的距离为x,则由牛顿第二定律:
qv0B=m
v2
r
…⑦
得,r=
mv0
qB
=
3BR
3
v0
?
v0
B
=
3
R

由图中几何关系得:
粒子的轨迹半径为r=Rtanθ=
3
R…⑧
得θ=60°
故粒子离开磁场时到b的距离为x=
1
2
ab
-
1
2
bc?cotθ
…⑨
代入解得:x=
R
3
…⑩