Question

【题目】如图所示，平面直角坐标系xoy被三条平行的分界线分为I、II、III、IV四个区域，每条分界线与x轴所夹30角，区域I、II分界线与y轴的交点坐标（0，l），区域I中有方向垂直纸面向里、大小为B的匀强磁场；区域 II宽度为d，其中有方向平行于分界线的匀强电场；区域III为真空区域；区域IV中有方向垂直纸面向外、大小为2B的匀强磁场．现有不计重力的两粒子，粒子l带正电，以速度大小v1从原点沿x轴正方向运动；粒子2带负电，以一定大小的速度从x轴正半轴一点A沿x轴负向与粒子1同时开始运动，两粒子恰在同一点垂直分界线进入区域II；随后粒子1以平行于x轴的方向进入区域III；粒子2以平行于y轴的方向进入区域III，最后两粒子均在第二次经过区城III、IV分界线时被引出．

（1）求A点与原点距离；

（2）求区域II内电场强度E的大小和方向；

（3）求粒子2在A的速度大小；

（4）若两粒子在同一位置处被引出，区城III 宽度应设计为多少？

Answer 1

【答案】（1）（2）（3）（4）

【解析】

（1）因为粒子1和粒子2在同一点垂直分界线进入区域Ⅱ，所以粒子1在区域Ⅰ运动半径为R1=l

粒子2在区域Ⅰ运动半径为R2由几何关系知

（2）要满足题设条件，区域Ⅱ中电场方向必须平行于分界线斜向左下方

两粒子进入电场中都做类平抛运动，区域Ⅱ的宽度为d ，出电场时，对粒子1沿电场方向的运动有

又 所以

（3）粒子2经过区域Ⅱ电场加速获得的速度大小为

对粒子2在电场中运动有

又

所以

所以

（4）粒子1经过区域Ⅲ时的速度大小为

有

粒子2经过区域Ⅲ时的速度大小为

有

两粒子要在区域IV运动后到达同一点引出，O3圆对应的圆心角为60゜，O4圆对应的圆心角为120゜