
(2024·内蒙古赤峰·一模)如图所示,边长为L的正方形OACD区域在平面直角坐标系的第一象限内,OACD区域内有垂直坐标平面向外的匀强磁场,边长为L的正方形OMPN区域在第三象限内,QMPN区域内有沿y轴正向的匀强电场。在MP边上离x轴距离为的Q点,以速度
沿x轴正向射出一个质量为m、电荷量为q的带正电的粒子,粒子经电场偏转恰好从坐标原点O进入磁场,粒子经磁场偏转后,从坐标(0.8L,0)点离开磁场。不计粒子的重力,sin53°=0.8,cos53°=0.6,求:
(1)匀强电场的电场强度大小;
(2)匀强磁场的磁感应强度大小;
(3)若粒子在磁场中运动的某时刻,突然撤去磁场,此后粒子的运动经过D点,则撤去磁场后,粒子在OACD区域内运动的时间。
【答案】(1);(2)
;(3)
【知识点】粒子由电场进入磁场
【详解】(1)粒子在电场中运动做类平抛运动,则有
,
根据牛顿第二定律得
解得
(2)设粒子通过O点时的速度大小为v,根据动能定理得
解得
设粒子进入磁场时速度方向与y轴夹角为,则
解得
设粒子在磁场中做圆周运动的半径为r,根据几何关系有
解得
根据牛顿第二定律得
解得
(3)粒子在电场、磁场中运动的轨迹如图所示
根据几何关系可知,粒子在磁场中做圆周运动的圆心的横坐标为
纵坐标为
若粒子在磁场中运动的某时刻,突然撤去磁场,则撤去磁场后,粒子在G点沿速度方向经过D点,由数学知识可得
设撤去磁场后,粒子在OACD区域内运动的距离为d,根据几何关系得
粒子在OACD区域内做匀速运动的时间
粒子在OACD区域内做圆周运动的时间
粒子在OACD区域内运动的时间
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