选用动能定理或能量守恒定律列方程求解
题目类型带电粒子在叠加场中的运动例1、如图1所示,位于竖直平面内的坐标系xOy,在其第三象限空间有垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B=05T,还有沿x轴负方向的匀强电场,场强大小为E=2NC在其第一象限空间有沿y轴负方向的、场强大小也为E的匀强电场,并在yh=04m的区域有磁感应强度也为B的垂直于纸面向里的匀强磁场.一个带电荷量为q的油滴从图中第三象限的P点得到一初速度,恰好能沿PO做匀速直线运动PO与x轴负方向的夹角为θ=45°,并从原点O进入第一象限.已知重力加速度g=10ms,问:1油滴在第三象限运动时受到的重力、电场力、洛伦兹力三力的大小之比,并指出油滴带何种电荷;2油滴在P点得到的初速度大小;3油滴在第一象限运动的时间.
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图1解析1根据受力分析如图可知油滴带负电荷,
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f设油滴质量为m,由平衡条件得:
mg∶qE∶F=1∶1∶2
2由第1问得:mg=qE
qvB=2qE
解得:v=2E
B
=42ms
3进入第一象限,电场力和重力平衡,知油滴先做匀速直线运动,进入y≥h的区域后做匀速圆周运动,轨迹如图,最后从x轴上的N点离开第一象限.由O→A匀速运动的位移为x1==2hsi
45°其运动时间:t1==
h
x1v
hB2EEB
2h
==01s
2πm由几何关系和圆周运动的周期关系式T=知,
qB
1πE由A→C的圆周运动时间为t2=T=≈0628s42gB由对称性知从C→N的时间t3=t1在第一象限运动的总时间t=t1+t2+t3=2×01s+0628s=0828s答案11∶1∶2油滴带负电荷242ms30828s
题目类型带电粒子在组合场中的运动分析例2、为研究带电粒子在电场和磁场中的偏转情况,在xOy平面内加如图2所示的电场和磁场,第二象限-10cm≤x≤0区域内有垂直纸面向里的匀强磁场B,其大小为02T;在第一象限内有一电场强度方向沿y轴负方向且可沿x轴平移的条形匀强电场,其宽度d=5cm在A-6cm0点有一粒子发射源,向x轴上方180°范围内发射速度大小为v=20×10ms的负粒子,粒子的比荷为
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qm=20×108Ckg,不计算粒子的重力和相互作用.
图21若粒子与x轴正方向成30°角方向射入磁场,求该粒子在磁场中运动的时间;2求从A处发射的所有粒子中与+y轴交点的最大值坐标;3当电场左边界与y轴重合时满足第2问条件的粒子经过电场后恰好平行x轴从其右边界飞出,求匀强电场的电场强度E的大小.4现将条形电场沿x轴正向平移,电场的宽度和电场强度E仍保持不变,能让满足第2问条件的粒r