题目内容
如图所示,坐标空间中有场强为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场,y轴为两种场的分界线,图中虚线为磁场区域的右边界,现有一质量为m、电荷量为-q的带电粒子从电场中坐标位置(-l,0)处,以初速度v0沿x轴正方向开始运动,且已知(1)带电粒子进入磁场时速度的大小?
(2)若要使带电粒子能穿越磁场区域而不再返回电场中,磁场的宽度d应满足的条件?
解:(1)带电粒子在电场中做类平抛运动,设运动的加速度为a,由牛顿运动定律得:qE=ma设粒子出电场、入磁场时速度的大小为v,此时在y轴方向的分速度为vy,粒子在电场中运动的时间t,则有vy=at l=v0t解得:
(2)设v的方向与y轴的夹角为
,则有
得:
=45°粒子进入磁场后在洛伦兹力作用下做圆周运动,如图所示,则有:
由图中的几何关系可知,要使粒子穿越磁场区域,磁场的宽度应满足的条件为:d≤R(1+cos
)结合已知条件,解以上各式可得d≤
.
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