Question

如圖所示，在xoy平面中第一象限內(nèi)有一點(diǎn)P（4，3），OP所在直線下方有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，OP上方有平行于OP向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度E=100V/m．現(xiàn)有質(zhì)量m=1×10^-6kg，電量q=2×10^-3C帶正電的粒子，從坐標(biāo)原點(diǎn)O以初速度v=1×10³m/s垂直于OP方向射入磁場(chǎng)，經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)速度方向與OP垂直并進(jìn)入電場(chǎng)，在經(jīng)過電場(chǎng)中的M點(diǎn)（圖中未標(biāo)出）時(shí)的動(dòng)能為O點(diǎn)時(shí)動(dòng)能的2倍，不計(jì)粒子重力．求：
（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小；
（2）OM兩點(diǎn)間的電勢(shì)差；
（3）M點(diǎn)的坐標(biāo)及粒子從O運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)的時(shí)間．

Answer 1

（1）因粒子過P點(diǎn)時(shí)垂直于OP，所以O(shè)P為粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的直徑是5m，
由于Bqv=m

v2

R

，
解得：B=0.2T，
（2）進(jìn)入電場(chǎng)后，沿著電場(chǎng)線方向，
y′=

1

2

at2=105t2
vy=at=2×105t
垂直于電場(chǎng)方向，x′=vt=10³t
vx′=103m/s
∵2E_KO=E_KM
即2×

1

2

mv2=

1

2

m(vx′2+vy′2)
解得：x′=5m
y′=2.5m
t=0.5×10^-2s
電勢(shì)差U=E（OP+y′）=7.5×10²V
（3）粒子在磁場(chǎng)中從O到P的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，t′=

T

2

=7.85×10-3s
粒子在電場(chǎng)中從P到M的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，t=0.5×10^-2s
所以從O到M的總時(shí)間，t總=t+t′=1.285×10-2s，
M點(diǎn)的坐標(biāo)：X=（OP+y′）cosθ-x′sinθ=3m
Y=（OP+y′）sinθ+x′cosθ=8.5m
答：（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小0.2T；
（2）OM兩點(diǎn)間的電勢(shì)差7.5×10²V；
（3）M點(diǎn)的坐標(biāo)（3m，8.5m）及粒子從O運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)的時(shí)間1.285×10^-2s．