题目内容

(16分)如图所示的空间分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域,各边界面相互平行,Ⅰ区域存在匀强电场,电场强度E=1.0×104V/m,方向垂直边界面向右.Ⅱ、Ⅲ区域存在匀强磁场,磁场的方向分别为垂直纸面向外和垂直纸面向里,磁感应强度分别为B1=2.0T、B2=4.0T.三个区域宽度分别为d1=5.0m、d2= d3=6.25m,一质量m=1.0×10--8kg、电荷量q=1.6×10-6C的粒子从O点由静止释放,粒子的重力忽略不计.求:

(1)粒子离开Ⅰ区域时的速度大小v

(2)粒子在Ⅱ区域内运动时间t

(3)粒子离开Ⅲ区域时速度与边界面的夹角α

(16分)解:(1)粒子在电场中做匀加速直线运动,由动能定理有

qEd1=                                                                         (2分)

解得  v=4.0×103m/s                                                                         (2分)

(2)设粒子在磁场B1中做匀速圆周运动的半径为r,则

qvB1=                     (1分)

解得 r=12.5m                       (1分)

设在Ⅱ区内圆周运动的圆心角为θ,则

                      (1分)

解得  θ=30°                                (1分)

粒子在Ⅱ区运动周期  (1分)

粒子在Ⅱ区运动时间  t(1分)

解得  t=1.6×10-3s             (1分)

(3)设粒子在Ⅲ区做圆周运动道半径为R,则  qvB2=                    (1分)

解得  R=6.25m                                                                              (1分)

粒子运动轨迹如图所示,由几何关系可知为等边三角形         (1分)

粒子离开Ⅲ区域时速度与边界面的夹角  α=60°                               (2分)

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