解题思路:(1)带电粒子在匀强电场中做类平抛运动,运用运动的分解法,由牛顿第二定律和运动学公式求解场强E的大小;
(2)带电粒子进入磁场后,由洛伦兹力提供向心力做匀速圆周运动.由题意,粒子经过原点O处射入区域I又从M点射出区域I,画出轨迹,由几何知识求出轨迹半径,由牛顿第二定律即可求得磁感应强度B的大小;
(3)当带电粒子恰好能再次回到原点O,在磁场Ⅱ中轨迹恰好与其右边界相切,画出轨迹,由几何关系即可求出磁场的宽度.分段求出时间,即可求得总时间.
(1)沿x轴方向:2L=v0t①
沿y轴方向:L=[1/2]at2②
根据牛顿第二定律:a=[qE/m]③
由①②③式得:E=
mv02
2qL
(2)y轴方向的速度:vy=at④
速度和x轴方向的夹角:tanα=
vy
v0⑤
粒子速度:v=
v02+vy2=
2v0⑥
洛伦兹力充当向心力,由牛顿第二定律:qvB=m
v2
R⑦
由几何关系有:R=
2L⑧
由④⑤⑥⑦⑧式得:B=
mv0
qL
(3)从O到射入磁场:t1=
2L
v⑨
在磁场中运动的时间:t2=
3π
2
2πT⑩
粒子在磁场中运动的周期:T=[2πm/qB]
带电粒子两次经过坐标原点O的时间间隔:t总=2t1+t2
由⑨⑩式得:t总=
(4+3π)L
2v0
答:(1)第三象限匀强电场场强E的大小E=
mv02
2qL;
(2)匀强磁场的磁感应强度B的大小B=
mv0
qL;
(3)带电粒子两次经过坐标原点O的时间间隔为t总=
(4+3π)L
2v0.
点评:
本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动;带电粒子在匀强电场中的运动.
考点点评: 本题考查带电粒子在电磁场中的运动,注意在磁场中的运动要注意几何关系的应用,在电场中注意由类平抛运动的规律求解.