题目内容

【题目】如图所示,在x轴上方存在匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外;在x轴下方存在匀强电场,电场强度大小为E,方向与xoy平面平行,且与x轴成角。一质量为m、电荷量为的粒子以速度从坐标原点O沿与x轴鱼方向成角射出,一段时间后进入电场,不计粒子重力。求:

粒子做匀速圆周运动的半径R和周期T

粒子从O点出发后,第3次到达x轴所经历的时间t

【答案】

【解析】

粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,求解周期及半径;分析清楚粒子在电场中的运动过程,应用牛顿第二定律、运动学公式求出粒子在各运动过程的运动时间,然后求出粒子总的运动时间。

带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力,有又有:解得:
由题可知,粒子第1次到达x轴时,转过的角度为,所需时间粒子进入电场后,先做匀减速运动,直到速度减小为0,然后沿原路返回做匀加速运动,到达x轴时速度大小仍为,设粒子在电场中运动的总时间为,加速度大小为a,电场强度大小为E,有: 解得
粒子离开电场第3次通过x轴时,转过的角度为,所需时间总时间:
解得:

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