Question

如圖所示的直角坐標系中，第Ⅰ、Ⅳ象限內存在著垂直紙面向里的勻強磁場，在x＝－2L與y軸之間第Ⅱ、III象限內存在大小相等，方向相反的勻強電場，場強方向如圖所示。在A(－2L，L)到C(－2L,0)的連線上連續分布著電荷量為＋q、質量為m的粒子。從t＝0時刻起，這些帶電粒子依次以相同的速度v₀沿x軸正方向射出。從A點射出的粒子剛好沿如圖所示的運動軌跡（軌跡與x軸的交點為OC的中點）從y軸上A′(0，－L)沿x軸正方向進入磁場。不計粒子的重力及它們間的相互作用，不考慮粒子間的碰撞。

(1)求電場強度E的大小；

（2）若勻強磁場的磁感應強度,求從A′點進入磁場的粒子返回到直線x＝－2L時的位置坐標；

(3)在AC間還有哪些位置的粒子，經過電場后也能沿x軸正方向進入磁場。

 

Answer 1

【答案】

(1)  (2) （-2L，）  (3) AC間y坐標為 (n＝1,2,3，……)的粒子通過電場后能沿x軸正方向進入磁場

【解析】

試題分析：(1)設粒子從A點射出到OC中點的時間為t，則有

x軸方向           

y軸方向         

又qE＝ma

解得：      

(2)粒子在磁場中運動時     

解得：   

可見粒子離開磁場時的位置坐標為（0，）

經分析可知，粒子在電場中有4段類平拋軌跡，則其返回到直線x＝－2L時的位置坐標為（-2L，）      

(3)設到C點距離為Δy處射出的粒子通過電場后也沿x軸正方向進入磁場，粒子第一次到達x軸用時Δt，水平位移為Δx，

則Δx＝vΔt              

        

若滿足2L＝n·2Δx，則通過電場后能沿x軸正方向進入磁場  

解得： 

即AC間y坐標為 (n＝1,2,3，……)的粒子通過電場后能沿x軸正方向進入磁場。

考點：帶電粒子在組合場中的運動

點評：本題屬于多過程問題，要抓住運動的對稱性和重復性，在分析問題時要考慮到多解的情況，要認真畫出粒子的運動軌跡圖。