【题目】如图所示,在xoy坐标系中第一象限存在匀强电场,电场方向与x轴成45°,第二象限存在竖直向下的匀强电场,电场强度大小都为E,第三和第四象限存在垂直于纸面向里的匀强磁场。一带正电粒子自A(-a,a)点由静止释放,经B(b,0)点进入第一象限,B点未画出,已知粒子的质量为m,电荷量为q,不计粒子的重力,电场和磁场区域足够大。
(1)求粒子进入第三象限时速度;
(2)求粒子从进入第三象限到运动到B点的时间;
(3)求粒子进入第一象限后在其轨迹的最高点的速度以及最高点的坐标。
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【答案】(1)
;(2)
;(3)
,(
,
)
【解析】
(1)粒子自静止释放做匀加速直线运动,根据动能定理
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得
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(2)粒子进入第三象限后做匀速圆周运动,圆心在x轴上,如图所示
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所以在B点垂直x轴进入第一象限,圆周运动的半径为
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根据圆周运动公式
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得
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粒子的运动周期为
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粒子在第三和第四象限总共运动了半个圆周运动
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(3)粒子进入第一象限后,速度大小仍为
,如图所示:
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分解力F到水平向右和竖直向下,大小都为
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粒子将在y轴上做初速度为
匀减速运动,
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粒子在x轴上做初速度为0的匀加速运动,加速度
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当粒子达到最高点时竖直向上速度减为0,而水平速度加到与原来竖直的初速度相等,即最高点速度为
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粒子向右运动的位移
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最高点横坐标
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粒子向上的位移
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所以轨迹最高点的坐标为(
,
)。