解题思路:(1)离子沿直线穿过相互垂直的匀强磁场和匀强电场,电场力与洛伦兹力平衡,由平衡条件求解速度v.
(2)由题,离子穿出磁场通过x轴时的速度方向与x轴正方向夹角为60°,则当匀强磁场方向垂直纸面向外时,速度偏向角为60°,则轨迹圆心角为60°;根据t=[θ/2πT列式求解时间.
(3)当匀强磁场方向垂直纸面向里时,离子转过300°时,穿出磁场,轨迹为
5
6]圆弧,作出面积最小的正三角形磁场区域,由几何知识最小边长;根据t=
θ
2π
T
列式求解时间.
(4)画出轨迹,结合几何关系求解离开磁场后的路程,再根据速度定义求解时间.
(1)离子在板间做匀速直线运动,由受力平衡条件得:
Eq=qvB
解得:
v=[E/B=5×105m/s
(2)离子在匀强磁场中做匀速圆周运动,由牛顿第二定律得:
qvB=m
v2
R]
解得:
R=0.2m
周期:
T=[2πR/v=8π×10−7s
t=
T
6=
4π
3×10−7s
(3)离子在匀强磁场中做匀速圆周运动,过程示意图如图所示:
由牛顿第二定律得:
qvB=m
v2
R]
解得:R=0.2m
由几何关系得:
L=2×(2R+
3
2R)tan30°=(1+
4
3
3)R=(
1
5+
4
3
15)m
(4)离子出磁场后做匀速直线运动,几何关系得位移:
S=(0.2+[R/2])cot60°
故时间:
t=[S/v]=4
3×10−7s
答:(1)离子运动的速度为5×105m/s;
(2)若正三角形区域内的匀强磁场方向垂直纸面向外,离子在磁场中运动的时间是[4π/3×10−7s;
(3)若正三角形区域内的匀强磁场方向垂直纸面向里,正三角形磁场区域的最小边长为(
1
5+
4
3
15])m;
(4)第(3)问中离子出磁场后经4
3×10−7s时间到达X轴.
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;带电粒子在混合场中的运动.
考点点评: 本题主要考查运用几何知识作粒子运动轨迹的能力.本题还用到粒子速度偏向角等于轨迹的圆心角这个结论.
1年前
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