(1)设带电粒子的质量为m,电荷量为q,初速度为v,电场强度为E.可判断出粒子受到的洛伦磁力沿x轴负方向,于是可知电场强度沿x轴正方向
且有qE=qvB①
又R=vt 0②
则E=
BR
t 0 ③
(2)仅有电场时,带电粒子在匀强电场中作类平抛运动
在y方向位移 y=v
t 0
2 ④
由②④式得y=
R
2 ⑤
设在水平方向位移为x,因射出位置在半圆形区域边界上,于是
x=
3
2 R
又有x=
1
2 a (
t 0
2 ) 2 ⑥
得a=
4
3 R
t 20 ⑦
(3)仅有磁场时,入射速度v ′=4v,带电粒子在匀强磁场中作匀速圆周运动,
设轨道半径为r,由牛顿第二定律有
qv′B=m
v ′2
r ⑧
又qE=ma⑨
由③⑦⑧⑨式得r=
3
3 R⑩
由几何关系sinα=
R
2r (11)
即sinα=
3
2
所以 α=
π
3 (12)
带电粒子在磁场中运动周期
T=
2πm
qB
则带电粒子在磁场中运动时间
t B=
2α
2π T
所以t B=
3 π
18 t 0(13)