Question

如图所示，以正方形abcd为边界的区域内有平行于x轴指向+x方向的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，正方形的边长为L，带电粒子(不计重力)从Oc边的中点D，以某一初速度沿y轴正方向射入场区，恰好做直线运动。如果撤去磁场，保留电场，粒子仍以上述初速度从D点射入场区，则粒子从bc边的P点射出场区，设P点的坐标为(L，y_P)。求：如果撤去电场，保留磁场，粒子仍以上述的初速度从D点射入场区，在y_P取不同值的情况下，粒子出射点在场区边界上的分布范围。

Answer 1

解：设电场强度为E，磁感应强度为B，粒子电荷量为q，质量为m，初速度为v。

当电场和磁场同时存在时，有：qBv=qE  ①

撤去磁场，粒子在电场中的偏转距离为：==  ②

撤去电场，设粒子在磁场中做圆周运动的半径为R。由洛伦兹力提供向心力，有：

qBv=  ③

在磁场中的偏转距离为：y=  ④

由①②③④可得：y=  ⑤

由⑤可知，当y_P≥L/2时，y≥0，即粒子从纵轴上射出  ⑥

当y_P=L时，由⑤得：y=  ⑦

所以，当≤y_P≤L时，x=0，粒子出射点在纵轴上分布范围是：0—  ⑧

当y_P＜时，纵坐标y=0，出射点在横坐标上的分布范围是：0—  ⑨

考查带电粒子在匀强磁场、匀强电场、复合场中的运动规律。