题目内容

如图所示,x轴上方有一匀强磁场,方向垂直于纸面向里,磁感应强度大小为Bx轴下方有一匀强电场,电场强度大小为E,方向斜向上方,且与y轴夹角θ为45°。现有一质量为m、电量为q的正离子,以速度v0由y轴上的A点沿y轴正方向射入磁场,该离子在磁场中运动一段时间后从x轴上的C点进入电场区域,经过C点时的速度方向与x轴夹角为45°。不计离子的重力,设磁场区域和电场区域足够大。 求:
(1)C点的坐标;
(2)离子从A点出发到第三次穿越x轴的运动时间。

(1)磁场中带电粒子在洛仑兹力作用下做圆周运动,故有

,①
同时有
粒子运动轨迹如图所示,由几何知识知,
xC=-(rrcos450)=,③
故,C点坐标为(,0)。④
(2)设粒子从A到C的时间为t1,由题意知
  
设粒子从进入电场到返回C的时间为t2,其在电场中做匀变速运动,
由牛顿第二定律和运动学知识,有
      ⑥   及,    ⑦
联立⑥⑦解得      ⑧
设粒子再次进入磁场后在磁场中运动的时间为t3,由题意知
 ⑨
故而,设粒子从A点到第三次穿越x轴的时间为
  ⑩

解析

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