Question

【題目】在如圖所示的直角坐標(biāo)系中，x軸的上方存在與x軸正方向成角斜向右下方的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)的大小為，x軸的下方有垂直于面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為，把一個比荷為的正電荷從坐標(biāo)為的A點(diǎn)處由靜止釋放，電荷所受的重力忽略不計(jì)。

（1）求電荷從釋放到第一次進(jìn)入磁場時所用的時間；

（2）求電荷在磁場中圓周運(yùn)動的半徑（保留兩位有效數(shù)字）；

（3）當(dāng)電荷第二次到達(dá)x軸時，電場立即反向，而場強(qiáng)大小不變，試確定電荷到達(dá)y軸時的位置坐標(biāo)。

Answer 1

【答案】（1）（2）（3）

【解析】(1)如圖，電荷從A點(diǎn)勻加速運(yùn)動到x軸上C點(diǎn)的過程：

位移s＝AC＝m

加速度a＝＝2×1012m/s2

時間t＝＝10－6s.

(2)電荷到達(dá)C點(diǎn)的速度為

v＝at＝2×106m/s

速度方向與x軸正方向成45°角，在磁場中運(yùn)動時

由qvB＝

得R＝＝m

即電荷在磁場中的偏轉(zhuǎn)半徑為0.71 m.

(3)軌跡圓與x軸相交的弦長為Δx＝R＝1 m，所以電荷從坐標(biāo)原點(diǎn)O再次進(jìn)入電場中，且速度方向與電場方向垂直，電荷在電場中做類平拋運(yùn)動．

設(shè)電荷到達(dá)y軸的時間為t′，則：

tan 45°＝

解得t′＝2×10－6s

則類平拋運(yùn)動中垂直于電場方向的位移

L＝vt′＝4m

y＝＝8 m

即電荷到達(dá)y軸時位置坐標(biāo)為(0,8)．