题目内容

 如图所示的空间分为I、II、III三个区域,各竖直边界面相互平行,I、II区域均存在电场强度为E的匀强电场,方向垂直界面向右;同时II区域存在垂直纸面向外的匀强磁场;III区域空间有一与FD边界成450角的匀强磁场,磁感应强度大小为B,其下边界为水平线DH,右边界是GH:一质量为、电荷量为q的带正电的粒子(重力不计)从O点由静止释放,到达A点时速度为v0,粒子在C点沿着区域III的磁感线方向进人III区域,在DH上的M点反弹,反弹前、后速度大小不变,方向与过碰撞点的竖直线对称,已知粒子在III区域内垂直于磁场方向的平面内做匀速圆周运动的轨道半径为r= ,C点与M点的距离为,M点到右边界GH的垂直距离为。求:
(1)粒子由O点运动到A点的时间t1=?
(2) A与C间的电势差UAC=?
(3)粒子在III区域磁场内运动的时间t2=?

(1);(2);(3)

解析试题分析:设粒子由O运动到A的过程中加速度为a。则
qE=ma
v0=at1
解得
(2)设粒子在C点速度为vC,则从A运动到C的过程中有

粒子在Ⅲ区域内以速度vC做圆周运动,半径为r,则
;解得
(3)粒子在C点沿着区域Ⅲ的磁感线进入Ⅲ区域,所以粒子由C运动到M的匀速直线运动,设运动时间为t3,则
粒子在M点反弹后,速度方向垂直于磁场方向,所以粒子做匀速圆周运动,设周期为T,做匀速圆周运动的时间为t4,M点到右边界的垂直距离为,所以粒子在磁场中刚好完成八分之一个圆周运动,则


粒子在III区域磁场内运动的时间
考点: 带电粒子在复合场中的运动

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