Question

（14分）如图所示，在同一平面内边长均为l的正方形区域abcd和cdef中．分别存在平行于ab方向的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场．质量为m电荷量为q的带电粒子，以速度υ0沿ad方向从a点射入电场，并从dc边的中点O射出，不计重力．

（1）求电场强度的大小；

（2）若粒子垂直于ef边界射出磁场，求它在电、磁场中运动的总时间；

（3）磁场的磁感应强度大小在什么范围内时，粒子才能从de边界射出磁场？

 

Answer 1

(1) ；(2) ；(3)

【解析】

试题分析：（1）粒子在偏转电场中仅受竖直向下的电场力，做类平抛运动，

水平方向做匀速直线运动：L=v0t1

竖直方向做初速度为零匀加速直线运动：；

整理得：

（2）粒子离开电场时的末速度可以分解为水平分速度v0与竖直分速度vy，设v与v0之间的夹角为θ

则：；解得：

粒子进入磁场后做匀速圆周运动，垂直于ef边界射出磁场是的丶轨迹如图．由几何关系知：rsinθ=L

粒子经过磁场区域的时间：

粒子通过电磁场的总时间：t＝t1+t2＝

（3）档粒子运动的轨迹与ef相切时，根据几何关系得： r1sinθ+r1=L

根据牛顿第二定律得：

解得：

当粒子与边界de相切时，根据几何关系得：r1sinθ+r1=L

根据牛顿第二定律可得：；解得；

故，得：

考点：带电子粒子在匀强电场及在匀强磁场中的运动.