求O点电场强度E的大小和粒子从O点运动到A点的时间t

如图所示,在xOy平面内存在一电场,一质量为m,带电荷量为+q的粒子(重力不计)以初速度v0从坐标原点沿与+x方向成θ角射入第一象限区,并从x轴上x1=a的A点离开第一象限区,速度的方向与+x方向也成θ角。若带电粒子在静电力的作用下沿圆弧匀速率从O点运动到A点,已知θ=60°,
求O点电场强度E的大小 和 粒子从O点运动到A点的时间t。

解:做出如图所示的示意图。由几何关系可知,Rsinθ=a/2.

根据库仑力提供向心力,qE=mv0^2/R.

联立得O点电场强度E:E=2mv0^2sinθ/aq.结果E=根号3*mv0^2/aq.

粒子从O点运动到A点的时间t满足:ωt=2θ     又因为Rω=v0

联立可得:t=2θR/v0=aθ/v0sinθ   结果t=2a∏/3根号3*v0.

说明:本问题中电场为点电荷的电场,场源位于圆心处,因此圆弧OA上各点的场强大小相等。

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第1个回答  推荐于2020-12-14
粒子做匀速圆周运动,粒子在轨迹上各点所受电场力大小相同、方向均沿半径方向指向轨迹的圆心,粒子轨迹上各点的场强大小相同、方向均沿半径方向指向轨迹的圆心,
qE=mv0^2/r,
据几何条件可知,轨迹的半径r=(a/2)/sinθ,
所以E=2mv0^2sinθ/(qa)=√3*mv0^2/(qa),
粒子从O点运动到A点的圆弧的圆心角为2θ=120°,时间t=1/3*2πr/v0=2√3πa/(9v0)本回答被提问者采纳