(2012•天津二模)如图所示,在直角坐标系xoy的第一、四象限中x≥L的区域内存在有界的匀强磁场,方向垂直纸面向外;在

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  • 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]at2

    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=

    2v0

    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=

    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=2t1+t2

    由⑨⑩式得:t=

    (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=

    (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.

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