(2014•广东模拟)如图所示,在x轴下方的区域内存在+y方向的匀强电场,电场强度为E.在x轴上方以原点O为圆心、半径为

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  • 解题思路:(1)带电粒子先在电场中加速后进入磁场中偏转.根据动能定理求加速获得的速度,由牛顿第二定律和向心力公式结合求磁场中运动的半径;(2)要使粒子之后恰好不再经过x轴,则离开磁场时的速度方向与x轴平行,画出粒子的运动轨迹,由几何知识求出轨迹半径,由上题结论求E的范围.(3)画出粒子的运动轨迹,由几何知识求经过x轴时的位置.

    (1)粒子在电场中加速,由动能定理得:qEd=[1/2]mv2…①

    粒子进入磁场后做圆周运动,有:qvB=m

    v2

    r…②

    解得粒子在磁场中运动的半径:r=

    2mqEd

    qB…③

    (2)设场强为E0时,粒子离开磁场后恰好不再经过x轴,则离开场时的速度方向与x轴平行,运动情况如图(甲),易得:

    R=

    2r…④

    由③、④式解得:

    E0=

    qB2R2

    4md…⑤

    因此,场强的范围:

    E≥E0=

    qB2R2

    4md…⑥

    (3)粒子运动情况如图(乙),由几何关系可得:α=120°…⑦

    粒子在磁场中的运动周期为:T=[2πr/v]…⑧

    粒子在磁场中的运动周期为:t=[α/360°]T…⑨

    联立②⑥⑦⑧可得:t=[2πm/3qB] ⑩

    由图可得粒子经过x轴时的位置横坐标值为:x0=2Rcos30°=

    3R

    答:(1)粒子在磁场中运动的轨道半径r=

    2mqEd

    qB;

    (2)要使粒子进人磁场之后不再经过x轴,电场强度的取值范围E≥E0=

    qB2R2

    4md;

    (3)改变电场强度,使得粒子经过x轴时与x轴成θ=30°的夹角,此时粒子在磁场中的运动时间tt=[2πm/3qB],经过x轴的位置坐标值x0

    3R.

    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: 本题是带电粒子在复合场中运动的类型,运用动能定理、牛顿第二定律和几何知识结合进行解决.

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