Question

【題目】如圖所示，在坐標(biāo)系xOy的第二象限內(nèi)有沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E，第三象限內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)Ⅰ，y軸右側(cè)區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)Ⅱ，Ⅰ、Ⅱ磁場(chǎng)的方向均垂直于紙面向里．一質(zhì)量為m、電荷量為＋q的粒子自P（－l，l）點(diǎn)由靜止釋放，沿垂直于x軸的方向進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅰ，接著以垂直于y軸的方向進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅱ，不計(jì)粒子重力．

（1）求磁場(chǎng)Ⅰ的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1；

（2）若磁場(chǎng)Ⅱ的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2＝B1，粒子從磁場(chǎng)Ⅱ再次進(jìn)入電場(chǎng)，求粒子第二次離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的橫坐標(biāo)；

（3）若磁場(chǎng)Ⅱ的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2＝3B1，求粒子在第一次經(jīng)過(guò)y軸到第六次經(jīng)過(guò)y軸的時(shí)間內(nèi)，粒子的平均速度．

Answer 1

【答案】（1） （2）－2l

（3） ，方向沿y軸負(fù)方向

【解析】

試題分析： （1）設(shè)粒子垂直于x軸進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅰ時(shí)的速度為v，

由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式2al＝v2

由牛頓第二定律Eq＝ma

由題意知，粒子在磁場(chǎng)Ⅰ中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為l，

由牛頓第二定律qvB1＝

解得B1＝ ．

甲

（2）粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖甲所示，粒子再次進(jìn)入電場(chǎng)，在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，有

x＝vt

l＝at2

解得x＝2l，

則粒子第二次離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的橫坐標(biāo)x′＝－x＝－2l．

乙

（3）粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖乙所示．

設(shè)粒子在磁場(chǎng)Ⅰ中運(yùn)動(dòng)的半徑為r1，周期為T1，在磁場(chǎng)Ⅱ中運(yùn)動(dòng)的半徑為r2，周期為T2．

r1＝l

3qvB1＝

T1＝＝

T2＝＝

得r2＝＝

T2＝

粒子在第一次經(jīng)過(guò)y軸到第六次經(jīng)過(guò)y軸的時(shí)間

t＝T1＋T2，

粒子在第一次經(jīng)過(guò)y軸到第六次經(jīng)過(guò)y軸的時(shí)間內(nèi)的位移x″＝4r1－6r2＝2l，

平均速度＝，聯(lián)立解得＝ ，方向沿y軸負(fù)方向．