题目内容

如图所示的直角坐标系中,第Ⅰ、Ⅳ象限内存在着垂直纸面向里的匀强磁场,在x=-2L与y轴之间第Ⅱ、III象限内存在大小相等,方向相反的匀强电场,场强方向如图所示。在A(-2L,L)到C(-2L,0)的连线上连续分布着电荷量为+q、质量为m的粒子。从t=0时刻起,这些带电粒子依次以相同的速度v0沿x轴正方向射出。从A点射出的粒子刚好沿如图所示的运动轨迹(轨迹与x轴的交点为OC的中点)从y轴上A′(0,-L)沿x轴正方向进入磁场。不计粒子的重力及它们间的相互作用,不考虑粒子间的碰撞。

(1)求电场强度E的大小;
(2)若匀强磁场的磁感应强度,求从A′点进入磁场的粒子返回到直线x=-2L时的位置坐标;
(3)在AC间还有哪些位置的粒子,经过电场后也能沿x轴正方向 进入磁场。
(1)E=(2)(-2L,)(3)AC间y坐标为y=L(n=1,2,3,……)的粒子

试题分析:设粒子从A点射出到OC中点的时间为t,则有
x轴方向   2分
y轴方向   2分
    1分
解得:E=   1分
(2)粒子在磁场中运动时qBv0   2分
解得:R=    2分
可见粒子离开磁场时的位置坐标为(0,)2分
经分析可知,粒子在电场中有4段类平抛轨迹,则其返回到直线x=-2L时的位置坐标为(-2L,)      2分
(3)设到C点距离为Δy处射出的粒子通过电场后也沿x轴正方向进入磁场,粒子第一次到达x轴用时Δt,水平位移为Δx,则Δx=vΔt         1分 ;
          1分
若满足2L=n·2Δx,则通过电场后能沿x轴正方向进入磁场   2分
解得:Δy=a(Δt2)=L       2分
即AC间y坐标为y=L(n=1,2,3,……)的粒子通过电场后能沿x轴正方向进入磁场。
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