题目内容
【题目】如图甲所示,在平行边界MN、PQ之间,存在宽度为方向平行纸面且与边界垂直的变化电场,其电场随时间变化的关系如图乙所示,MN、PQ两侧足够大区域有方向垂直纸面向外、大小相同的匀强磁场。一重力不计的带电粒子,从
时自边界
上某点由静止第一次经电场加速后,以速度
垂直边界
第一次射入磁场中做匀速圆周运动,接着第二次进入电场中做匀加速运动,然后垂直边界
第二次进入磁场中运动,此后粒子在电场和磁场中交替运动。已知粒子在磁场中运动时,电场区域的场强为零。求:
(1)粒子第一次与第三次在磁场中运动的半径之比;
(2)粒子第次经过电场所用的时间。
【答案】(1)1:3;(2)
【解析】
(1)设粒子的质量为m,电荷量为q,第一次和第三次在磁场中运动的半径分别为r1、r3,第二次出电场时的速度为v2,第三次出电场时的速度为v3,粒子第一、二、三次在电场中的运动,由动能定理得
得
第3次加速
得
得
(2)根据规律可得
联立解得

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