题目内容

如图所示,在xoy平面内y轴与MN边界之间有沿x轴负方向的匀强电场,y轴左侧和MN边界右侧的空间有垂直纸面向里、磁感应强度大小相等的匀强磁场,MN边界与y轴平行且间距保持不变.一质量为m、电荷量为 -q的粒子以速度v0从坐标原点O沿x轴负方向射入磁场,每次经过磁场的时间均为t0,粒子重力不计.
(1)求磁感应强度的大小B;
(2)粒子回到原点O,其运动路程最短时,经过的时间为t="5" t0,求电场区域的宽度d 和此时的电场强度E0;
(3)若带电粒子能够回到原点0,则电场强度E应满足什么条件?

(1);(2);(3)(n=1,2,3……)

解析试题分析:(1)粒子在磁场中运动的周期为:T=
粒子每次经过磁场时间为半个周期:t0=
解得:
(2)粒子t=5t0回到原点,轨迹如图,由几何关系知r1=r2

由向心力公式
;

由匀变速运动规律得,每次经过电场的时间也是t0;电场宽度:;出电场的速度
综上解得;
(3)如图所示,由几何关系知,要使粒子经过原点,应满足n(2r2′-2r1)=2r1,(n=1,2,3,…)

由向心力公式:
解得:
根据动能定理知:
解得:(n=1,2,3……)
考点:带电粒子在匀强磁场中的运动;带电粒子在匀强电场中的运动.

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