Question

如图所示，在矩形ABCD内对角线BD以上的区域存在平行于AD向下的匀强电场，对角线BD以下的区域存在垂直于纸面的匀强磁场（图中未标出），矩形AD边长L，AB边长为L。一个质量为m、电荷量为+q的带电粒子（不计重力）以初速度v₀，从P处垂直对角线BD进入磁场，并从DC边上的Q点垂直于DC离开磁场，试求：
（1）带电粒子经过P点时速度的大小和方向；
（2）电场强度与磁感应强度的大小；
（3）带电粒子从A点进入到离开磁场的运动时间。

Answer 1

解：（1）如图所示，由几何关系可得∠BDC=30°，带电粒子受电场力作用做类平抛运动，由速度三角形可得
，，，方向与水平方向成60°

（2）设BP的长度为s，则有：ssin30°= ①
  ②
Eq=ma  ③
 ④
联立①②③④解得，，
由题意可知带电粒子所在的匀强磁场方向向外，圆弧的圆心在D点，半径为：
R=2L-s=
由，得
（3）带电粒子在匀强磁场中的运动时间：
因此带电粒子从A点进入到离开磁场的运动时间：