解题思路:粒子在电场力做类似平抛运动,在磁场中做匀速圆周运动,画出运动轨迹,根据类平抛运动的分运动公式和牛顿第二定律类似分析即可.
粒子射入磁场之前,在x方向做匀速直线运动,在y方向做匀变速直线运动.
设电场强度大小为E,则根据x方向的匀速运动可求出此段运动的时间:
t1=[x
v0,
根据y方向的匀变速直线运动规律,y方向的位移和末速度大小为:
y1=
1/2]at12=[1/2][qE/m]t12=
qEx2
2m
v20,
vy=at1=[qE/m]t1=[qEx
mv0
速度偏转角的正切值为:
tanθ=
vy
vx=
qEx
m
v20;
在磁场中粒子做匀速圆周运动,轨迹如图所示:
粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,
由牛顿第二定律得:qvB=m
v2/R],解得:R=[mv/qB],
粒子在y方向的位移大小:
y2=2Rcosθ=[2mvcosθ/qB]=
2mv0
qB,
粒子离开磁场再次进入电场,在x方向做匀速直线运动,在y方向做匀变速直线运动.
若能回到出发点,设此运动时间为t3.
由x方向上做匀速直线运动t2=[x
v0,
此阶段y方向做匀变速直线运动的位移:
y3=vyt2+
1/2][qE/m]t22=
3qEx2
2m
v20
综合3段运动,粒子回到出发点,有:
y1-y2+y3=0,
代入以上结果可得:E=
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: 本题考查了粒子在电场与磁场中的运动,分析清楚粒子运动过程是正确解题的前提与关键,应用类平抛运动规律、牛顿第二定律即可正确解题.