如图所示,在直角坐标系xoy第一象限中,有一半径为R的半圆,该半圆的直径是OD,圆心为C,半圆区域内有垂直纸面向外的匀强磁场;在y轴的左侧有平行于y轴的匀强电场,场强大小

◎ 题目

如图所示,在直角坐标系xoy第一象限中,有一半径为R的半圆,该半圆的直径是OD,圆心为C,半圆区域内有垂直纸面向外的匀强磁场;在y轴的左侧有平行于y轴的匀强电场,场强大小为E,在C处有一带负电的粒子(质量为m、电荷量为q),以初速度v0垂直x轴进入磁场,经偏转后射出磁场,又经过一段时间后从y轴上的P点垂直进入电场,若OP=0.6R(粒子重力不计).求:
(1)磁感应强度为B;
(2)粒子进入电场后到达x轴上Q点时的速率及坐标;
(3)粒子从C点出发到达x轴上Q点所用的总时间.
魔方格

◎ 答案

(1)由题意可知带电粒子在磁场中的运动半径r=0.6R
由牛顿第二定律得:qv0B=
m
v20
r

联立解得:B=
5mv0
3qR

(2)带电粒子在电场中做类平抛运动 
      0.6R=
qE
2m
t2

       OQ=v0t
    联立解得:OQ=v0

6mR
5qE

即Q点的坐标为(-v0

6mR
5qE
,0)
设粒子在Q点的速度为v,由动能定理得:
    qE?op=
1
2
mv2-
1
2
m
v20

解得:v=

v20
+
6qER
5m

(3)带电粒子在磁场中的运动时间t1=
T
4
=
πr
2v0
=
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