带电粒子在复合场中运动的应用实例(含答案)

电场强度为E.一质量为m、电荷量为q的带正电粒子放在A(0,-d)点,静止释放该粒子,经电场加速后从O点射入磁场.粒子的重力不计. (1)求粒子在磁场中运动的轨道半径r; (2)要使粒子进入磁场之后不再经过x轴,电场强度需大于或等于某个值E0,求E0; (3)若电场强度E= 23E0,求粒子经过x轴时的位置. 解:(1)粒子在电场中加速,由动能定理得 qEd=, 粒子进入磁场后做圆周运动,有 qvB=m , 解得粒子在磁场中运动的半径r = . (2)要使粒子之后恰好不再经过x轴,则离开磁场时的速度方向与x轴平行, 运动情况如图①,由几何知识可得R=2r, 由以上各式解得 E0=. (3)将E=23E代入可得磁场中运动的轨道半径 r = R03,粒子运动情况如图②,图中的角度α、β满足 Cosα = = 即 α = 30° 则得 β=2α=60° . 所以 粒子经过x轴时的位置坐标为 x=r+ 解得x=3R. 答:(1)粒子在磁场中运动的轨道半径r为. (2)要使粒子进入磁场之后不再经过x轴,电场强度需大于或等于某个值E0为 . (3)粒子经过x轴时的位置为x=3R.

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