题目内容
【题目】如图所示，边长为4a的正三角形区域内存在方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，一个质量为m、电荷量为q(q>0)的带电粒子（重力不计）从AB边的中心O进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与AB边的夹角为60°。
（1）若粒子的速度为v，加一匀强电场后可使粒子进入磁场后做直线运动，求电场场强的大小和方向；
（2）若粒子能从BC边的中点P离开磁场，求粒子的入射速度大小以及在磁场中运动的时间。
【答案】（1）
（2）
；
【解析】
（1）电荷受到的洛伦兹力由A指向P，粒子做直线运动，电场力与洛伦兹力平衡，列出平衡方程求解场强E；（2）粒子在磁场中做匀速圆周运动，画出轨迹图，结合几何关系求解粒子的入射速度大小以及在磁场中运动的时间。
（1）电荷受到的洛伦兹力由A指向P，粒子做直线运动，电场力与洛伦兹力平衡，故电荷受电场力方向由P指向A，因粒子带正电，所以场强方向由P指向A。
设电场强度为E，有
（2）如图，粒子从P点出磁场，过O点作线段OD，OD垂直初速度，O/为轨道圆心，由几何关系可知，PD=a，OD=
，设轨道半径为r，则O/D=-r。在直角三角形O/PD中，有
得
设粒子速度大小为v′
由
得
将代入得
，O′P=，故∠PO/D=600
轨道对应的圆心角为1200，所以由O到P所用的时间t=
得
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