题目内容

如图所示,在x轴上方有垂直于xy平面向里的匀强磁场,磁感应强度为B;在x轴下方有沿y轴负方向的匀强电场,场强为E。一质量为m,电荷量为-q的粒子从坐标原点O沿着y轴正方向射出。射出之后,第三次到达x轴时,它与点O的距离为L。

小题1:带电粒子在磁场中做何种运动?
小题2:带电粒子在电场中做何种运动?
小题3:求此粒子射出时的速度v     
小题4:运动的总路程s(重力不计)。

小题1:匀速圆周运动(半周)
小题2:往复运动,匀减速到零后匀加速返回
小题3:运动轨迹如右图L=4R
设粒子初速度为v,qvB=mv2/R
小题4:πL/2+qB2L2/(16mE)
分析:粒子在磁场中做圆周运动,转动半周后到达电场先减速再反向加速,以大小不变的速度反向进入磁场,再次偏转;由题意可知半径大小,由洛仑兹力充当向心力可求得粒子的速度;粒子的总路程包括电场中的路程和磁场中的路程,求出两场中的过程即可求出总路程.
解答:解:由题意知第3次经过x轴的运动如图所示

由几何关系:L=4R,设粒子初速度为v,则有:qvB=m,可得:v=; 
设粒子进入电场作减速运动的最大路程为L′,加速度为a,则有:v2=2aL′
qE=ma,则电场中的路程:L′=
粒子运动的总路程:s=2πR+2L’=+
答:粒子在磁场中做匀速圆周运动,在电场中做往复运动,匀减速到零后匀加速返回,粒子射出的速度为,粒子的总路程为+
点评:带电粒子在磁场中的题目关键在于明确圆心和半径,注意要根据题意找出合理的运动过程,从而得出正确的结论.
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