在如图所示的直角坐标系中,一、四象限存在垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,二、三象限存在沿y轴负方向的匀强电场.

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  • 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.

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