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ms-1qmB
4
f只要带电质点保持(4)式决定的v0沿x轴正方向运动,f1与重力的合力永远等于零.但此时,位于坐标原点的带电质点还具有竖直向下的速度v1和沿x轴负方向的速度v0,二者的合成速度大小为
2vv0v1228ms-1
(5)
方向指向左下方,设它与x轴的负方向的夹角为α,如图复解1751所示,则
ta
α
v11v0
(6)4因而带电质点从t0时刻起的运动可以看做是速率为
α
π
v0,沿x轴的正方向的匀速直线运动和在xOy平面内
速率为v的匀速圆周运动的合成.圆周半径
R
mv056mqB
(7)
带电质点进入磁场瞬间所对应的圆周运动的圆心O′位于垂直于质点此时速度v的直线上,由图复解1751可知,其坐标为
xORsi
α040myORcosα040m
圆周运动的角速度
(8)
v50rads-1(9)R由图复解1751可知,在带电质点离开磁场区域前的任何时刻t,质点位置的坐标为
ω
xv0tRsi
ωtαxOyyORcosωtα
(10)(11)
式中v0、R、ω、α、xO、yO已分别由(4)、(7)、(9)、(6)、(8)各式给出。带电质点到达磁场区域下边界时,yL080m,代入(11)式,再代入有关数值,解得t031s(12)将(12)式代入(10)式,再代入有关数值得
fx063m
所以带电质点离开磁场下边界时的位置的坐标为x063my080mz0
(13)(14)
带电质点在磁场内的运动可分解成一个速率为v的匀速圆周运动和一个速率为v0的沿x轴正方向的匀速直线运动,任何时刻t,带电质点的速度V便是匀速圆周运动速度v与匀速直线运动的速度v0的合速度.若圆周运动的速度在x方向和y方向的分量为vx、vy,则质点合速度在x方向和y方向的分速度分别为
Vxvxv0Vyvy
(15)(16)
22虽然vxvyv,v由(5)式决定,其大小是恒定不变的,v0由(4)式决定,也是恒定不变
的,但在质点运动过程中因v的方向不断变化,它在x方向和y方向的分量vx和vy都随时间变化,因此Vx和Vy也随时间变化,取决于所考察时刻质点做圆周运动速度的方向,由于圆周运动的圆心的y坐标恰为磁场区域宽度的一半,由对称性可知,带电质点离开磁场下边缘时,圆周运动的速度方向应指向右下方,与x轴正方向夹角α
π
4
,故代入数值得
vxvcosα20ms-1
vyvsi
α20ms-1
将以上两式及(5)式代入(15)、(16)式,便得带电质点刚离开磁场区域时的速度分量,它们分别为
Vx40ms-1Vy20ms-1
(18)速度大小为
(17)
VVx2Vy245ms-1
r
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