如图所示,磁感应强度为B的条形匀强磁场区域的宽度都是d1,相邻磁场区域的间距均为d2,x轴的正上方有一电场强度大小为E,方向与x轴和B均垂直的匀强电场区域,将质量为m、带正

◎ 题目

如图所示,磁感应强度为B的条形匀强磁场区域的宽度都是d1,相邻磁场区域的间距均为d2,x轴的正上方有一电场强度大小为E,方向与x轴和B均垂直的匀强电场区域,将质量为m、带正电量为q的粒子(重力忽略不计)从y轴上坐标为h处由静止释放.求:
(1)粒子在磁场区域做匀速圆周运动的轨道半径.
(2)若粒子经磁场区域I、II后回到x轴,则粒子从开始释放经磁场后第一次回到x轴需要的时间和位置坐标.
(3)若粒子从y轴上坐标为H处以初速度v0沿x轴正方向水平射出,此后运动中最远能到达第k个磁场区域的下边缘,并再次返回到x轴,求d1、d2的值.

魔方格

◎ 答案


(1)、设粒子进入磁场时的速度为v,粒子在电场中做加速运动,由功能关系有:
qEh=
1
2
mv2
…①
粒子在磁场中做圆周运动,有:
R=
mv
qB
…②
①②两式联立得:
R=

2mEh
qB2

(2)、设粒子在电场中的加速时间为t1,则有:
h=
1
2
Eq
m
t21
,得t1=

2mh
Eq

设粒子在磁场中的运动时间为t2,则t2=
1
2
T
T=
2πm
qB
,则可得:
t2=
πm
qB

设粒子在无磁场区域的运动时间为t3,则t3=
2d2
vcosα

又因cosα=

R2-
d21
R

将v、R代入
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