如图所示,在x轴上方有一匀强电场,场强为E,方向竖直向下.在x轴下方有一匀强磁场,磁感应强度为B,方向垂直纸面向里.在x

问题描述:

如图所示,在x轴上方有一匀强电场,场强为E,方向竖直向下.在x轴下方有一匀强磁场,磁感应强度为B,方向垂直纸面向里.在x轴上有一点P,离原点的距离为a.现有一带电量+q的粒子,质量为m,从静止开始释放,要使粒子能经过P点,其初始坐标应满足什么条件?(重力作用忽略不计)
1个回答 分类:物理 2014-10-09

问题解答:

我来补答
要使粒子能经过P点,其初始位置必须在匀强电场区域里.由于没有明确粒子所在的位置,分两种情况讨论:
(1)若粒子从y轴上由静止释放,在电场加速下沿y轴从原点O进入磁场做半径为R的匀速圆周运动.由于粒子可能偏转一个、十个…半圆到达P点,由几何知识得
   a=2nR (n=1,2,3,…) ①
设释放处距O的距离为y1,则有
   qEy1=
1
2mv2    ②
又 qvB=m
v2
R      ③
由①②③得,y1=
B2qa2
8n2mE (n=1,2,3,…)
(2)若粒子在电场中的起点坐标为(x,y2
据题意分析,有
  若x>a,根据左手定则判断可知,粒子不可能经过P点;
  若x=a,不论取值如何,粒子均能经过P点;
  若x<a,则 a-x=2nR(n=1,2,3,…)
同理可得
  y2=
B2q(a-x)2
8n2mE(n=1,2,3,…)
答:要使粒子能经过P点,其初始坐标应满足条件是:
(1)若粒子从y轴上由静止释放,y1=
B2qa2
8n2mE(n=1,2,3,…);
(2)若粒子在电场中的起点坐标为(x,y2),
x=a或x<a,y2=
B2q(a-x)2
8n2mE(n=1,2,3,…).
 
 
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