题目内容

如图所示,在轴上方有一竖直向下的匀强电场区域,电场强度为轴下方分布有很多磁感应强度为的条形匀强磁场区域,其宽度均为为,相邻两磁场区域的间距为。现将一质量为、电荷量为的带正电的粒子(不计重力)从轴上的某处静止释放。

(1)若粒子从坐标(0,)点由静止释放,要使它经过轴下方时,不会进入第二磁场区,应满足什么条件?

(2)若粒子从坐标(0,)点由静止释放,求自释放到第二次过轴的时间。

解:(1)粒子经电场加速,经过轴时速度大小为,满足:

        -------------1分

    之后进入下方磁场区,依据题意可知运动半径应满足:

        -------------1分

-------------1分

由以上三式可得:-------------1分

(2)当粒子从的位置无初速释放后,先在电场中加速,加速时间为满足

   

解得-------------1分

进入磁场的速度大小为,圆周运动半径为

       

        解得-------------1分

     

解得:-------------1分

    根据粒子在空间运动轨迹可知,它最低能进入第二个磁场区

    它在磁场区共运动时间为半个圆周运动的时间-------------2分

    它经过第一无磁场区时运动方向与轴的夹角满足:

         

    所以它在无磁场区的路程-------------1分

    无磁场区运动时间-------------1分

    总时间-------------1分

   

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