如图甲所示的坐标系Oxy,一、四象限内有磁感应强度为B、方向垂直于Oxy平面向里的匀强磁场,两平行极板P、Q垂直于y轴且

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  • 解题思路:(1)t=t0时刻进入两极板的带电粒子在电场中做类平抛运动.由题知道x方向位移为l,y方向位移为[l/2] 运用运动的分解,根据牛顿第二定律和运动学公式求解粒子的比荷q/m.

    (2)若t=0时刻发出的粒子在电场中做匀速直线运动,进入磁场后做匀速圆周运动,根据洛伦兹力提供向心力求出半径,即可求出M点坐标.

    (3)t时刻发出的粒子,在电场中运动的总时间为t0,粒子先做匀速运动,速度为v0,运动时间为(t0-t),再做类平抛运动,后在磁场中做匀速圆周运动,画出轨迹,根据几何关系即可求解.

    (1))t=t0时刻进入两极板的带电粒子在电场中做类平抛运动,运动时间为t0,则

    竖直方向:

    l

    2=

    1

    2at02 ①

    a=

    qU0

    ml ②

    ①②联立解得:

    q

    m=

    l2

    U0t02 ③

    (2)t=0时刻发出的粒子在电场中做匀速直线运动,速度大小为v0=

    l

    t0 ④

    进入磁场后做匀速圆周运动,设半径为R1
    根据洛伦兹力提供向心力得:m

    v02

    R1=Bqv0 ⑤,

    ③④⑤联立得:R1=

    U0t0

    Bl,⑥

    故M点的坐标为(0,

    2U0t0

    Bl)

    (3)t时刻发出的粒子,在电场中运动的总时间为t0,粒子先做匀速运动,速度为v0,运动时间为(t0-t),再做类平抛运动,运动时间为t0.设粒子离开电场时的偏转位移为y,偏转角度为θ,进入磁场时的速度为v,在磁场中的轨迹半径为R2.如图所示,

    根据几何关系有:D+2R2cosθ=2R1+y ⑦

    cosθ=

    v0

    v ⑧

    R2=

    mv

    Bq=

    mv0

    qBcosθ=

    R1

    cosθ ⑨

    ⑦⑧⑨联立得:D=y ⑩

    又y=

    1

    2at2且有①式得:a=

    l

    t02 (11)

    ⑩(11)联立得:D=

    l

    2t02t2

    答:(1)粒子的比荷

    q

    m=

    l2

    U0t02;

    (2)M点的坐标(0,

    2U0t0

    Bl);

    (3)D与t的函数关系D=

    l

    2t02t2.

    点评:

    本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动;牛顿第二定律;向心力.

    考点点评: 本题考查带电粒子在匀强磁场和匀强电场中的运动,要掌握住半径公式、周期公式,画出粒子的运动轨迹后,几何关系就比较明显了.

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