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为
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.