题目内容

【题目】如图所示,在 x 轴上方存在匀强磁场,磁感应强度为 B,方向垂直纸面向里。在 x 轴下方 存在匀强电场,方向竖直向上。一个质量为 m、电荷量为 q、重力不计的带正电粒子从 y 轴上的 a(0,h) 点沿 y 轴正方向以某初速度开始运动,一段时间后,粒子与 x 轴正方向成 45°进入电场,经过 y 轴的 b 点 时速度方向恰好与 y 轴垂直。求:

(1)粒子在磁场中运动的轨道半径 r 和速度大小 v1;

(2)匀强电场的电场强度大小 E;

(3)粒子从开始到第三次经过 x 轴的时间 。

【答案】(1)(2)(3)

【解析】试题分析:(1)根据题意可大体画出粒子在复合场中的运动轨迹,如图所示,由几何关系可得:

① 即②

由③,则解得④

(2)设粒子第一次经过x轴的位置为x1,到达b点速度大小为vb

粒子做类平抛运动,有

⑤

∴⑥

设粒子进入电场经过时间t运动到b点,b点的纵坐标为-yb

由类平抛运动得 r+rsin45°=vbt ⑦

⑧

由动能定理:⑨

∴⑩

(3)粒子在磁场中的周期为

第一次经过x轴的时间

在电场中运动的时间

在第二次经过x轴到第三次经过x轴的时间

∴总时间

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