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如图所示,在xoy 坐标平面的第一象限内有一沿y 轴正方向的匀强电场,在第四象限内有一垂直于平面向内的匀强磁场,现有一质量为m 带电量为q的负粒子(重力不计)从电场中坐标为(3L,L)的P点与x轴负方向相同的速度v0射入,在x轴上的Q点进入磁场,进入磁场速度方向与x轴负方向成45°夹角,然后粒子恰好能从O点射出,求:粒子在O点的速度大小。

求:

(1)粒子在O点的速度大小;

(2)匀强电场的场强E;

(3)粒子从P点运动到O点所用的时间。

 

 

 

 

(1)粒子运动轨迹如图所示,设粒子在P点时速度大小为,OQ段为四分之一圆弧,QP段为抛物线,根据对称性可知,粒子在Q点的速度大小也为,方向与x轴正方向成450.

可得                                         (1分)

(2)Q到P过程,由动能定理得                       (3分)   

          即                                             (1分)

(3)在Q点时,                                  (1分)

由P到Q过程中,  竖直方向上有:                         (1分)   

                               (2分)

水平方向有:                     (1分)

则OQ=3L-2L=L                              (1分)

得粒子在OQ段圆周运动的半径                           (2分)

Q到O的时间:                                   (2分)

粒子从P到O点所用的时间:t=t1+t2=               

解析:略

 

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(1)粒子第一次在磁场中做圆周运动的半径;
(2)匀强电场的强度;
(3)粒子从O点射出至回到O点的时间.

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(1)粒子到达P点时的速度v;
(2)匀强电场的电场强度E和匀强磁场的磁感应强度B;
(3)粒子从M点运动到P点所用的时间t.

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(2)为使电子完成上述运动,求磁感应强度B的大小应满足的条件;
(3)若电子到达y轴上P点时,撤去矩形匀强磁场,同时在y轴右侧加方向垂直xoy平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B1,在y轴左侧加方向垂直xoy平面向里的匀强磁场,电子在第(k+1)次从左向右经过y轴(经过P点为第1次)时恰好通过坐标原点,求y轴左侧磁场磁感应强度的大小B2及上述过程电子的运动时间t.

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