如图所示,水平方向的匀强电场的场强为E(场区宽度为L,竖直方向足够长),紧挨着电场的是垂直纸面向外的两个匀强磁场区,其磁

如图所示,水平方向的匀强电场的场强为E(场区宽度为L,竖直方向足够长),紧挨着电场的是垂直纸面向外的两个匀强磁场区,其磁感应强度分别为B和2B.一个质量为m、电量为q的带正电粒子(不计重力),从电场的边界MN上的a点由静止释放,经电场加速后进入磁场,经过tB=[πm/6qB]时间穿过中间磁场,进入右边磁场后能按某一路径再返回到电场的边界MN上的某一点b(虚线为场区的分界面).求:
(1)中间磁场的宽度d;
(2)粒子从a点到b点共经历的时间tab
(3)当粒子第n次到达电场的边界MN时与出发点a之间的距离sn
223929 1年前 已收到1个回答 举报

dongliming 幼苗

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解题思路:(1)对电场中直线加速过程运用动能定理列式,对第二场区运用洛伦兹力提供向心力列式;
(2)先画出运动轨迹,然后根据对称性并结合周期公式列式计算;
(3)计算出一次偏转的侧移量,然后根据重复性得到n次的侧移量之和.

(1)粒子a点出发,在电场中加速和磁场中偏转,回到MN上的b点,轨迹如图所示.
粒子在电场中加速运动时,有:qEL=[1/2]mv2-0,
解得:v=

2qEL
m,
由tB=[1/12]T得:粒子在中间磁场通过的圆弧所对应的圆心角为θ=30°;
粒子在中间磁场通过的圆弧半径为:r1=[mv/qB],由几何关系得:d=[1/2]r1
解得:d=[1/B]

mEL
2q;
(2)粒子在右边的磁场中运动:其圆弧对应的圆心角为β=120°,
则:t2B=[1/3]T′=[πm/3qB],
粒子在电场中加速时Eq•tg=mv,
解得:tg=

2mL
qE;
结合对称性:tab=2tg+2tB+2t2B=

2mL
qE+[2πm/3qB];
(3)由轨迹图得:y=r1-

r21−d2=
2−
3
2r1
Sab=r1cos30°+2y=(2-

3
2)r1,
再由周期性:Sn=nSab=
(4−
3)n
B

mEL
2q.
答:(1)中间场区的宽度d为[1/B]

mEL
2q;
(2)粒子从a点到b点所经历的时间为

2mL
qE+[2πm/3qB];
(3)当粒子第n次返回电场的MN边界时与出发点a之间的距离为
(4−
3)n
B

mEL
2q.

点评:
本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动;牛顿第二定律;向心力.

考点点评: 本题关键是将粒子的运动分为直线加速、偏转一、偏转二、偏转三、直线减速过程,然后作出运动轨迹,然后根据周期公式、半径公式并结合动能定理列式计算.

1年前

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