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如图所示,在平面直角坐标系xOy中,y轴左侧有两个正对的极板,极板中心在x轴上,板间电压U0

数学试题 05-04
如图所示,在平面直角坐标系xOy中,y轴左侧有两个正对的极板,极板中心在x轴上,板间电压U0=1×102V,右侧极板中心有一小孔,左侧极板中心有一个粒子源,能向外释放电荷量q=1.6×10-8C、质量m=3.2×10-10kg的粒子(粒子的重力、初速度忽略不计);y轴右侧以O点为圆心、半径为Rm的半圆形区域内存在互相垂直的匀强磁场和匀强电场(电场未画出),匀强磁场的的磁感应强度为B=2T,粒子经电场加速后进入y轴右侧,能沿x轴做匀速直线运动从P点射出。
(1)求匀强电场的电场强度的大小和方向;
(2)若撤去磁场,粒子在场区边缘M点射出电场,求粒子在电场中的运动时间和到M点的坐标;
 
【答案】(1)200N/m ,y轴负方向;(2)0.01s,(1m,-0.5m)。
【解析】
【详解】(1)粒子在板间加速,设粒子到O点时的速度为v0,有
qU0=m
得:
v0==100m/s
粒子在电磁场中做匀速直线运动,有
qv0BqE
可得
Ev0BB=200N/m
由左手定则判断洛伦兹力沿y轴正方向,所以电场力沿y轴负方向,由于是正电荷,故电场方向沿y轴负方向。
(2)撤去磁场后,粒子进入y轴右侧电场做类平抛运动,轨迹如图所示
 
对粒子x轴方向有
x1=v0t1
y轴方向有
y1=
Eqma
由几何关系可得

联立各式代入数据解得
t1=0.01s,x1=1m,y1=0.5m
所以M点的坐标为(1m,-0.5m)。
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