题目内容

如图所示,xoy平面内的正方形区域abcd,边长为L,oa=od=,在该区域内有与y轴平行的匀强电场和垂直于平面的匀强磁场,一个带电粒子(不计重力)从原点沿+x轴进入场区,恰好沿+x轴直线射出.若撤去电场只保留磁场,其他条件不变,该粒子从cd边上距d点处射出,若撤去磁场,只保留电场,其他条件不变,该粒子从哪条边上何处射出?

【答案】分析:带电粒子在电场与磁场中受到的电场力与洛伦兹力平衡,当撤去电场时,粒子做匀速圆周运动,由牛顿第二定律与几何关系可求出速度与已知长度的关系.当粒子在电场中做类平抛运动时,由分解成的两个简单运动可得电场强度与位移关系.从而最终求出射点距a点的间距.
解答:解:从原点沿x轴直线射出过程匀速直线运动,受力平衡:
                  Eq=Bqv           ①
当撤去电场,在匀强磁场中匀速圆周运动,如图所示,设半径为r
在△deo′内有: ②
                        ③
若撤去磁场,只保留电场,带电粒子向上偏转,做类平抛运动,设从f点射出:
        qE=may                   ④
                          ⑤
          x=vt                       ⑥
由①②③④⑤式得:      ⑦
该粒子从ab边射出,射出点距a点距离  
点评:本题考查带电粒子在电场、磁场中两运动模型:匀速圆周运动与类平抛运动,及相关的综合分析能力,以及空间想像的能力,应用数学知识解决物理问题的能力.
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