如图,xOy平面内的圆O′与y轴相切于坐标原点O.在该圆形区域内,有与y轴平行的匀强电场和垂直于圆面的匀强磁场.一个带电

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  • 解题思路:带电粒子在电场与磁场中受到的电场力与洛伦兹力平衡,当粒子在电场中做类平抛运动时,由分解成的两个简单运动可得电场强度与位移关系.当撤去电场时,粒子做匀速圆周运动,由牛顿第二定律与几何关系可求出带电粒子穿过场区的时间.

    设电场强度为E,磁感强度为B;圆o′的半径为R;粒子的电量为q,质量为m,初速度为v.同时存在电场和磁场时,带电粒子做匀速直线运动,有

    洛伦兹力与电场力相平衡,则有:qvB=qE

    且,vT0=2R

    只存在电场时,粒子做类平抛运动,有x=v•

    T0

    2

    位移关系,y=

    1

    2•

    qE

    m•(

    T0

    2)2

    由以上式子可知x=y=R,粒子从图中的M点离开电场.

    由以上式子得qvB=

    8mR

    T20

    只存在磁场时,粒子做匀速圆周运动,从图中N点离开磁场,P为轨迹圆弧的圆心.

    设半径为r,由牛顿第二定律,则有:qvB=

    mv2

    r

    由以上式子可得:r=

    R

    2

    由图tanθ=[R/r]=2

    所以,粒子在磁场中运动的时间t=

    r2θ

    v=

    T0

    2•arctan2

    答:该带电粒子穿过场区的时间

    T0

    2arctan2.

    点评:

    本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动.

    考点点评: 本题考查带电粒子在电场、磁场中两运动模型:匀速圆周运动与类平抛运动,及相关的综合分析能力,以及空间想像的能力,应用数学知识解决物理问题的能力.

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