首页 > 如图所示，在坐标系xOy内有一半径为a的圆形区域，圆心坐标为O1（a，0），圆内分布有垂直纸面向里的匀强磁场．在直线y=a的上方和直线x=2a的左侧区域内，有一沿y轴负方向的匀强电-物理

如图所示，在坐标系xOy内有一半径为a的圆形区域，圆心坐标为O1（a，0），圆内分布有垂直纸面向里的匀强磁场．在直线y=a的上方和直线x=2a的左侧区域内，有一沿y轴负方向的匀强电-物理

题目简介

如图所示，在坐标系xOy内有一半径为a的圆形区域，圆心坐标为O1（a，0），圆内分布有垂直纸面向里的匀强磁场．在直线y=a的上方和直线x=2a的左侧区域内，有一沿y轴负方向的匀强电-物理

题目详情

如图所示，在坐标系xOy内有一半径为a的圆形区域，圆心坐标为O1（a，0），圆内分布有垂直纸面向里的匀强磁场．在直线y=a的上方和直线x=2a的左侧区域内，有一沿y轴负方向的匀强电场，场强大小为E．一质量为m、电荷量为+q（q＞0）的粒子以速度v从O点垂直于磁场方向射入，当速度方向沿x轴正方向时，粒子恰好从O1点正上方的A点射出磁场，不计粒子重力．
（1）求磁感应强度B的大小；
（2）粒子在第一象限内运动到最高点时的位置坐标；
（3）若粒子以速度v从O点垂直于磁场方向射入第一象限，当速度方向沿x轴正方向的夹角θ=30°时，求粒子从射入磁场到最终离开磁场的时间t．360优课网
题型：问答题难度：中档来源：新余二模

答案

（1）设粒子在磁场中做圆运动的轨迹半径为R，根据牛顿第二定律，有
 qvB=
mv2
R

粒子自A点射出，由几何知识  
R=a
解得  
B=class="stub"mv
qa

即磁感应强度B的大小为class="stub"mv
qa
．
（2）粒子从A点向上在电场中做匀减运动，
设在电场中减速的距离为y1
由动能定理，得到
-Eqy1=0-class="stub"1
2
mv2
解得
y1=
mv2
2Eq

所以在电场中最高点的坐标为（a，a+
mv2
2Eq
）．
（3）粒子的运动轨迹如图

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粒子在磁场中做圆运动的周期  T=class="stub"2πa
v

粒子从磁场中的P点射出，因磁场圆和粒子的轨迹圆的半径相等，OO1PO2构成菱形，故粒子从P点的出射方向与y轴平行，粒子由O到P所对应的圆心角为：θ1=60°
由几何知识可知，粒子由P点到x轴的距离
S=acosθ
粒子在电场中做匀变速运动，在电场中运动的时间  
t1=class="stub"2mv
qE

粒子由P点第2次进入磁场，
由Q点射出，PO1QO3 构成菱形，
由几何知识可知Q点在x轴上，粒子由P到Q的偏向角为：θ2=120°
则  θ1+θ2=π
粒子先后在磁场中运动的总时间 
 t2=class="stub"T
2

粒子在场区之间做匀速运动的时间
  t3=
2(a-S)
v

解得粒子从射入磁场到最终离开磁场的时间
t=t1+t2+t3=
(2+π-
3
)a
v
+class="stub"2mv
qE

故粒子从射入磁场到最终离开磁场的时间t为
(2+π-
3
)a
v
+class="stub"2mv
qE
．

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