空间某一区域中同时存在着匀强磁场和匀强电场.在此区域建立答案解析

如图所示，某一真空空间内充满着相互垂直的场强为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场，且电场和磁场根据需要可同时存在或单独存在．在此空间中建立Oxyz空间直角坐标系，且xOy位于水平面，
（1）若电场和磁场同时存在，且B和E的方向分别与x轴和y轴正方向相同时，有一电量为+q的带电粒子（重力不计）由坐标原点O沿z轴正方向进入该区域后做匀速直线运动，则该粒子运动速度v为多大？
（2）若有一电量为+q的带电粒子（重力不计）由坐标原点O沿z轴正方向以（1）问中的速度v进入该区域后，仅存在电场，且E的方向沿y轴正方向，当粒子运动方向与z轴正方向的夹角满足tan

3

4

时，撤去电场．经过一段时间后仅加上磁场，且B的方向为x轴的负方向，粒子在以后的运动中正好能与 y 轴相切．问粒子在无电、磁场时的运动时间为仅受电场力作用时间的多少倍？
（3）若电场和磁场同时存在，且B和E的方向分别与x轴和y轴正方向相同时，有一质量为m、带电量为+q的带电小球在yOz平面内做匀速率运动，试判断该小球的运动性质并计算其运动速率．

如图所示，某一真空空间内充满着相互垂直的场强为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场，且电场和磁场根据需要可同时存在或单独存在．在此空间中建立Oxyz空间直角坐标系，且xOy位于水平面，
（1）若电场和磁场同时存在，且B和E的方向分别与x轴和y轴正方向相同时，有一电量为+q的带电粒子（重力不计）由坐标原点O沿z轴正方向进入该区域后做匀速直线运动，则该粒子运动速度v为多大？
（2）若有一电量为+q的带电粒子（重力不计）由坐标原点O沿z轴正方向以（1）问中的速度v进入该区域后，仅存在电场，且E的方向沿y轴正方向，当粒子运动方向与z轴正方向的夹角满足tan

3

4

时，撤去电场．经过一段时间后仅加上磁场，且B的方向为x轴的负方向，粒子在以后的运动中正好能与 y 轴相切．问粒子在无电、磁场时的运动时间为仅受电场力作用时间的多少倍？
（3）若电场和磁场同时存在，且B和E的方向分别与x轴和y轴正方向相同时，有一质量为m、带电量为+q的带电小球在yOz平面内做匀速率运动，试判断该小球的运动性质并计算其运动速率．

光滑绝缘水平面上有甲、乙、丙三个很小的金属球，质量均为m，甲不带电，乙带电量为+q，丙带电量为+

1

2

q．如图所示，空间存在半径为R，垂直于水平面的两匀强有界磁场．磁场区域半径R=

mv0

qB0

，以磁场圆心为坐标原点建立坐标系，y轴左侧磁场向上，右侧向下，磁感应强度大小分别为B₀和4B₀．若t=0时刻，甲从B点以速率v₀沿着+x轴方向射出，同时，乙在第二象限内磁场内也以速率v₀从某点E射出，两小球恰好在坐标原点O处相碰．碰撞瞬间能量无任何损失，且甲、乙发生速度互换．已知碰后甲速度与+x轴夹角为θ=

π

3

，而乙速度沿+x轴方向．且碰后，甲、乙两球带电量均变为+

1

2

q．阻力及小球间的静电力忽略不计．
注意：下面求解的位置坐标，都要化简为关于磁场区域半径R的表达式．
（1）试求乙在左侧磁场中圆周运动圆弧

EO

的圆心O₁，坐标（x₁、y₁）；
（2）若甲、乙相碰在O点时，丙从磁场边界

ADC

半圆弧上某点F，以速率v₀射入磁场，要使丙射出后用最短的时间和乙在某点G处相碰撞，试求出G点坐标（x₂、y₂）；
（3）若甲、乙相碰在O点时，丙从第一象限内磁场中的某点H，以速率v₀射出后，恰好能在（2）问中的G点和乙球相碰，碰撞瞬间，乙、丙速度互换，此后乙又和甲在某点I发生了碰撞．试求I点坐标（x₃、y₃）．