解题思路:(1)根据粒子进入磁场速度与初速度的关系,结合半径公式以及几何关系求出负离子在AB边上入射点与出射点的距离.
(2)当粒子的运动轨迹与三角形的两个直角边相切时,离子在磁场中运动的时间最长,根据几何关系求出粒子离开电场时的偏转角,得出两分速度相等,结合类平抛运动的规律,抓住等时性,运用牛顿第二定律求出电场强度的大小.
(1)设粒子出电场时,速度与水平方向的夹角为θ,则粒子进入磁场的速度v=
v0
sinθ,
带电粒子进入磁场,在磁场中运动的轨道半径r=[mv/qB=
mv0
qBsinθ],
由几何关系得,负离子在AB边上入射点与出射点的距离x=2rsinθ=
2mv0
qB.
(2)如图,当粒子的运动轨迹与三角形的两个直角边相切时,离子在磁场中运动的时间最长,设此时粒子的轨道半径为R0,离子在电场中偏转角为θ0,
OC=
2R0
2R0+R0sinθ0=3d
R0cosθ0=
d
2
解得θ0=45°
设离子离开电场时的侧移为y,
L=v0t
y=[1/2at2
vy2=2ay
a=
qE
m]
vy=v0
解得E=v0B.
答:(1)负离子在AB边上入射点与出射点的距离为
2mv0
qB.
(2)此时电场强度E=v0B.
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: 对带电粒子的匀速圆周运动的求解,关键是画出匀速圆周运动的轨迹,利用几何知识找出圆心及相应的半径,从而找到圆弧所对应的圆心角,由圆心和轨迹用几何知识确定半径是研究带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的重要方法.