如图所示，直角坐标系xoy位于竖直平面内，在- m≤x≤0的区域内有磁感应强度大小B=4.0×10 -4 T、方向垂直于
如图所示，直角坐标系xoy位于竖直平面内，在- m≤x≤0的区域内有磁感应强度大小B=4.0×10 -4 T、方向垂直于纸面向里的条形匀强磁场，其左边界与x轴交于P点；在x＞0的区域内有电场强度大小E=4N/C、方向沿y轴正方向的条形匀强电场，其宽度d=2m。一质量m=6.4×10 -27 kg、电荷量q=-3.2×10 -19 C的带电粒子从P点以速度v=4×10 4 m/s，沿与x轴正方向成α=60°角射入磁场，经电场偏转最终通过x轴上的Q点（图中未标出），不计粒子重力。求： （1）带电粒子在磁场中运动时间； （2）当电场左边界与y轴重合时Q点的横坐标； （3）若只改变上述电场强度的大小，要求带电粒子仍能通过Q点，讨论此电场左边界的横坐标x′与电场强度的大小E′的函数关系。 |
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（1）带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律有
代入数据得：
轨迹如图1，交y轴于C点，过P点作v的垂线交y轴于O 1 点
由几何关系得O 1 为粒子运动轨迹的圆心，且圆心角为60°
在磁场中运动时间
代入数据得：t=5.23×10 -5 s
（2）带电粒子离开磁场垂直进入电场后做类平抛运动
方法一：
粒子在电场中加速度
运动时间
沿y方向分速度
沿y方向位移
粒子出电场后又经时间t 2 达x轴上Q点，
故Q点的坐标为
方法二：
设带电粒子离开电场时的速度偏向角为θ，如图1，则：
设Q点的横坐标为x，则：
故x=5m
（3）电场左边界的横坐标为x′
当0＜x′＜3m时，如图2，设粒子离开电场时的速度偏向角为θ′，则：
又
由上两式得：
当3m≤x′≤5m时，如图3，有：
将y=1m及各数据代入上式得：
代入数据得：
轨迹如图1，交y轴于C点，过P点作v的垂线交y轴于O 1 点
由几何关系得O 1 为粒子运动轨迹的圆心，且圆心角为60°
在磁场中运动时间
代入数据得：t=5.23×10 -5 s
（2）带电粒子离开磁场垂直进入电场后做类平抛运动
方法一：
粒子在电场中加速度
运动时间
沿y方向分速度
沿y方向位移
粒子出电场后又经时间t 2 达x轴上Q点，
故Q点的坐标为
方法二：
设带电粒子离开电场时的速度偏向角为θ，如图1，则：
设Q点的横坐标为x，则：
故x=5m
（3）电场左边界的横坐标为x′
当0＜x′＜3m时，如图2，设粒子离开电场时的速度偏向角为θ′，则：
又
由上两式得：
当3m≤x′≤5m时，如图3，有：
将y=1m及各数据代入上式得：
1年前
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