如图所示,在以OM和ON为边界的区域内有一磁感应强度为B,垂直于纸面向里的匀强磁场,在ON的左侧区域存在一平行于OM的匀强电场(图中未画出),OM、ON间的夹角α满足tanα=32,现


以v0的速度射入电场中的粒子在电磁场中的运动轨迹如图中实线所示,
由几何知识可知,x0=R0(1+sinβ)=
9
5
R0 ②,
将v0代入①②解得:a=
4qBv0
9

而a=
qE
m
,解得:E=
4Bv0
9

(3)由图示可知,粒子进入磁场的位置点a到粒子在磁场中做圆周运动的圆弧最低点b在x轴方向上的距离d为:
d=R(1+sinβ)=
3mvx
qB

则有:
x
d
=
4qBvx
9ma
,可知:当vx<v0时,粒子将从OM边界飞出,
可知当vx>v0时,粒子将不能从OM边界飞出,
因此当带电粒子的速度vx=
4
9
v0时,粒子第一次在磁场中的运动时间最短,
此时粒子进入磁场时沿x方向的位移与粒子在磁场中做圆周运动的半径关系为
x′
r
=
4
5
,则圆心恰好在OM上,如图所示:

由图示可知,带电粒子在磁场中运动的最短时间:
tmin=
127°
360°
T=
127
360
×
2πm
qB
=
127πm
180qB

故当带电粒子带电速度vx≥v0时,粒子第一次在磁场中运动的时间相同且最长,
由图示可知,最长时间:tmax=
3π-2(α+β)
T=
[3π-2(α+β)]m
qB
,其中:α=arctan
3
2
,β=arctan
4
3

综合以上分析可知,带电粒子第一次在磁场中运动时间范围是:
127πm
180qB
≤t′≤
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[3π-2(α+β)]m
qB
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