解题思路:(1)粒子在电场中做类平抛运动,水平位移和竖直位移均已知,由牛顿第二定律和运动学公式,运用运动的分解法可求出场强大小E.
(2)由速度的合成法求出粒子到达a点时速度大小和方向,由几何知识确定粒子经过a点时的方向.
(3)粒子在磁场中做匀速圆周运动.粒子经过磁场后要能到达y轴上,且速度与y轴负方向成45°角,必须从ab边上射出磁场,从b点射出磁场时轨迹半径最大,对应的B最小,画出轨迹,根据几何关系求出轨迹半径,再由牛顿第二定律求出B的值.
(1)粒子带正电
带电粒子在电场中做类平抛运动,设粒子在电场中运动的时间为t,则有
x=v0t=2h
y=[1/2]at2,
qE=ma
联立以上各式解得:E=
m
v20
2qh
(2)粒子到达a点时沿y轴方向的分速度为vy=at=v0
所以v=
v2x+
v2y=
v20+
v20=
2v0,
方向指向第Ⅳ象限与x轴正方向成45°角.
(3)粒子在磁场中运动时,有qvB=m
v2
r
当粒子从b点射出时,磁场的磁感应强度为最小值,此时有r=
2
2L,
所以B=
2mv0
qL.
答:(1)粒子带正电,电场强度E的大小是
m
v20
2qh;(2)粒子到达a点时速度的大小是
2v方向与x轴成45°角;(3)abcd区域内磁场的磁感应强度B的最小值
2mv0
qL.
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: 带电粒子在电磁场中的运动要注意分析过程,并结合各过程中涉及到的运动规律采用合理的物理规律求解.