如图甲所示,I、Ⅱ两区是垂直于纸面的匀强磁场,磁场的边界相互平行,I区的磁感应强度为B1,磁场宽度足够大.Ⅱ区的磁感应强

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  • 解题思路:(1)粒子在电场中做类平抛运动,水平方向做匀速直线运动,竖起方向做匀加速直线运动,分别对两个方向运用位移时间公式列式,即可得到E0和侧移量.

    (2)由上题求出粒子离开电场时沿电场方向的速度,求出粒子进入Ⅰ区磁场时速度大小和侧移量.粒子在Ⅰ区做圆周运动的圆心必须在过P点且与电场垂直的虚线上才能满足要求,画出轨迹,由几何关系求出轨迹半径,由牛顿第二定律求出B1的大小;

    (3)分段求出粒子在磁场中运动的时间,再求解总时间.

    (1)粒子在电场中运动的时间 t=[L

    v0 ①

    沿电场方向的位移 y=

    1/2at2 ②

    y=

    qE0L2

    2m

    v20] ③

    (2)由题意,粒子离开电场时沿电场方向的速度

    vy=at=[qE/m]•[L

    v0=

    4/3]v0

    故粒子进入Ⅰ区磁场时,速度大小 v=

    v20+

    v2y=

    v20+(

    4

    3v0)2=[5/3]v0

    粒子在电场中沿y方向的位移 y=[1/2at2=

    qE0

    2m]t2=[2/3]L ⑥

    粒子在Ⅰ区做圆周运动的圆心必须在过P点且与电场垂直的虚线上才能满足要求,由几何关系,有:

    L−

    2

    3L

    v0=[R

    5/3v0] ⑦

    得:R=[5/9]L ⑧

    由R=[mv

    qB1得:B1=

    mv/qR]=

    3mv0

    qL ⑨

    (3)粒子在Ⅱ区转四分之一圆弧所用的时间 t1=[1/4]•[2πm

    qB2=

    πm

    2qB2

    粒子在Ⅰ区转37°所用的时间 t2=

    37/360]•[2πm

    qB1=

    37πm

    180qB1

    电场变化的周期 T=2(t1+t+t2)=2×(

    πm

    2qB2+

    L

    v0+

    37πm

    180qB1)=

    πm

    qB2+

    2L

    v0+

    37πL

    270v0

    答:

    (1)粒子第一次穿越电场时沿电场方向的偏移量为

    qE0L2

    2m

    v20;

    (2)B1的大小为

    3mv0/qL];

    (3)电场变化的周期为

    πm

    qB2+

    2L

    v0+

    37πL

    270v0.

    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: 粒子在电场中的运动,要熟练运用运动的分解法,由动力学方法处理.粒子在磁场中的运动一定要注意找出圆心和半径,进而能正确的应用好几何关系,则可顺利求解.

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