题目内容

【题目】如图所示,在第二、三象限内,存在电场强度大小为E、方向沿x轴正方向的匀强电场。在第一、四象限内存在磁感应强度大小均相等的匀强磁场,其中第四象限内0<x<L区域的磁场方向垂直于xOy平面向里,其他区域内的磁场方向垂直于xOy平面向外。一个带正电的粒子从点A-0.5LL)以初速度v0沿y轴负方向射入电场,从原点O射出电场进入磁场,途经点ML0)到达点NL-L),不计粒子重力。求:

(1)带电粒子的比荷;

(2)匀强磁场的磁感应强度大小;

(3)带电粒子从O点运动到N点的时间。

【答案】(1);(2),(n=123…);(3) 当粒子在从OM过程中运动2n段圆弧时,带电粒子从O点运动到N点的时间为 ;当粒子在从OM过程中运动(2n-1)段圆弧时,带电粒子从O点运动到N点的时间为

【解析】

⑴带电粒子在电场中做类平抛运动

L=v0t

0.5L=

qE=ma

解得

⑵粒子进入磁场时,速度方向与x轴正方向的夹角θ

tanθ==1θ=

速度大小

v=v0

x为每次偏转圆弧对应的弦长,由运动的对称性,粒子能到达N点,需满足

L=nx n=123 )⑦

设圆弧半径为R,圆弧对应的圆心角为,则有

x=

可得

由洛伦兹力提供向心力,有

,(n=123 )⑩

⑶当粒子在从OM过程中运动2n段圆弧时,轨迹如图甲所示

此时

粒子运动的总弧长

当粒子在从OM过程中运动(2n-1)段圆弧时,轨迹如图乙所示

此时

粒子运动的总弧长

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