题目内容
如图所示,空间分布着有理想边界的匀强电场和匀强磁场。左侧匀强电场的场强大小为E、方向水平向右,电场宽度为L;中间区域及右侧匀强磁场的磁感应强度大小均为B,方向垂直纸面向外和向里。一个质量为m、电量为q、不计重力的带正电的粒子从电场的左边缘的O点由静止开始运动,穿过中间磁场区域进入右侧磁场区域后,又回到O点,然后重复上述运动过程。要求:
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1.定性画出粒子运动轨迹,并求出粒子在磁场中运动的轨道半径R;
2.中间磁场区域的宽度d;
3.带电粒子从O点开始运动到第一次回到O点所用时间t。
【答案】
1.![]()
2. ![]()
3.![]()
【解析】(1)粒子运动轨迹如图所示;
带电粒子在电场中加速,![]()
带电粒子在磁场中偏转,
可得
。(4分)
(2)可见在两磁场区粒子运动半径相同,如图14所示,三段圆弧的圆心组成的三角形ΔO1O2O3是等边三角形,其边长为2R。所以中间磁场区域的宽度为:
(4分)
(3)在电场中
,在中间磁场中运动时间![]()
在右侧磁场中运动时间
,
则粒子第一次回到O点的所用时间为
(4分)
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