(2013•天津模拟)如图所示,真空中直角坐标系XOY,在第一象限内有垂直纸面向外的匀强磁场,在第四象限内有垂直纸面向里

(2013•天津模拟)如图所示,真空中直角坐标系XOY,在第一象限内有垂直纸面向外的匀强磁场,在第四象限内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度的大小均为B,在第二象限内有沿x轴正向的匀强电场,第三象限内有一对平行金属板M、N,两板间距为d.所加电压为U,两板间有垂直纸面向里、磁感应强度为B0的匀强磁场.一个正离子沿平行于金属板的轴线射入两板间并做直线运动,从A点(-L,0)垂直于x轴进入第二象限,从P(0,2L)进入第一象限,然后离子垂直于x轴离开第一象限,不计离子的重力,求:
(1)离子在金属板间运动速度V0的大小
(2)离子的比荷[q/m]
(3)从离子进入第一象限开始计时,离子穿越x轴的时刻.
张扬爱 1年前 已收到1个回答 举报

lllxxxlll888 幼苗

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解题思路:(1)离子在板间做直线运动,电场力与洛伦兹力平衡(2)离子在第二象限内做类平抛运动,根据类平抛运动规律列式,由几何关系可以确定离子在第一象限的轨道半径,根据洛伦兹力列式,从而求得核质比(3)画出粒子在第一、第二象限内的轨迹,由几何关系求得运动时间

(1)离子在板间做直线运动,电场力与洛伦兹力平衡
qE=qv0B0
E=
U
d
v0=
U
B0d
(2)离子在第二象限内做类平抛运动,离子在P点时沿y轴方向的分速度为v0,设沿x方向的分速度为vx
2L=v0t
L=
.
vxt=[1/2]vxt
解得:vx=v0
离子在P点时的速度与y轴正方向成45°角
此时v=
2v0
由几何关系可以确定离子在第一象限的轨道半径为:
r=2
2L
根据qvB=m[v2/r]
可得[q/m]=[v/Br=
U
2BB0dL]
(3)离子在第一、第二象限内的轨迹如图所示:


离子的周期T=2π[r/v=
4πB0dL
U]
离子第一次在第一象限内运动的时间t′=[3/8T=
3πB0dL
2U]
离子穿过x轴的时刻为t=n[T/2]+t′=(
n
2+
3
8)
4πB0dL
U n∈(0,1,2,…)
答:(1)离子在金属板间运动速度为[U
B0d
(2)离子的比荷为
q/m]=[U
2BB0dL
(3)离子穿越x轴的时刻为(
n/2+
3
8)
4πB0dL
U]n∈(0,1,2,…)

点评:
本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动;牛顿第二定律;向心力;带电粒子在匀强电场中的运动.

考点点评: 本题考查粒子在复合场中的运动问题,关键是分析粒子的运动情况,正确应用几何关系解题,考查学生的知识和能力,难度适中.

1年前

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