如图所示,有两条平行的水平轴线x1、x2相距为d,在上方有垂直于纸面向外的匀强磁场Ⅰ,磁感应强度的大小为2B,在x2下方有垂直于纸面向里的匀强磁场Ⅱ,磁感应强度大小为B;在x

◎ 题目

如图所示,有两条平行的水平轴线x1、x2相距为d,在上方有垂直于纸面向外的匀强磁场Ⅰ,磁感应强度的大小为2B,在x2下方有垂直于纸面向里的匀强磁场Ⅱ,磁感应强度大小为B;在x1和x2之间有竖直向下的匀强电场,电场强度为E.一质量为m,带正电荷量为q的微粒从x1轴上的O点以速度v0,竖直向上射入匀强磁场Ⅰ中,其后该微粒将多次穿越x1和x2轴,若微粒的重力不计,电场强度E 满足:E=
3m
v20
2qd
,求:
(1)从O点射入后,微粒第2次经过x1轴时与O点的距离;
(2)微粒从O点射入后到第4次通过x1轴线所用的时间.
魔方格

◎ 答案

(1)在匀强磁场Ⅰ中,洛伦兹力提供向心力得:qv0?2B=
m
v20
r1

    所以:r1=
mv0
2qB

在匀强电场中   v2-
v20
=2
qE
m
d

因为E=
3m
v20
2qd
所以v=2v0    
在匀强磁场Ⅱ中    r2=
2mv0
qB

所以微粒第二次经过x1轴时与O点的距离为x=2r1+2r2=
5mv0
qB

(2)微粒每次向下穿越电场作加速运动,从v0到2 v0,而向上穿越电场作减速运动,又从2v0到 v0,所用的时间均为t1
d=
v0+v
2
t1
,得t1=
2d
3v0

在匀强磁场Ⅰ中T1=
2πm
2qB

在匀强磁场Ⅱ中T2=
2πm
qB

第4次经过x1轴的时间:t4=T1+T2+4t1=
3πm
qB
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