如图所示的平行板器件中,存在相互垂直的匀强磁场和匀强电场,磁场的磁感应强度B1=0.40T,方向垂直纸面向里,电场强度E

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  • 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

    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=

    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.

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