Question

（2008?寧夏）如圖所示，在xOy平面的第一象限有一勻強(qiáng)電場，電場的方向平行于y軸向下；在x軸和第四象限的射線OC之間有一勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，方向垂直于紙面向外．有一質(zhì)量為m，帶有電荷量+q的質(zhì)點(diǎn)由電場左側(cè)平行于x軸射入電場．質(zhì)點(diǎn)到達(dá)x軸上A點(diǎn)時(shí)，速度方向與x軸的夾角為φ，A點(diǎn)與原點(diǎn)O的距離為d．接著，質(zhì)點(diǎn)進(jìn)入磁場，并垂直于OC飛離磁場．不計(jì)重力影響．若OC與x軸的夾角φ，求：
（1）粒子在磁場中運(yùn)動速度的大小；
（2）勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小．

Answer 1

分析：（1）粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，結(jié)合幾何關(guān)系由洛侖茲力充當(dāng)向心力可求得粒子在磁場中的速度；
（2）粒子在電場中做的是類平拋運(yùn)動，對水平方向的勻速和豎直方向的勻加速分中別進(jìn)行分析，根據(jù)牛頓第二定律及運(yùn)動學(xué)公式可求得電場強(qiáng)度．

解答：解：（1）由幾何關(guān)系得：R=dsinφ
由洛侖茲力公式和牛頓第二定律得qvB=m

v2

R

解得：v=

qBd

m

sinφ
（2）質(zhì)點(diǎn)在電場中的運(yùn)動為類平拋運(yùn)動．設(shè)質(zhì)點(diǎn)射入電場的速度為v₀，在電場中的加速度為a，運(yùn)動時(shí)間為t，則有：
v₀=vcosφ
vsinφ=at
d=v₀t
解得：a=

v2sinφcosφ

d

設(shè)電場強(qiáng)度的大小為E，由牛頓第二定律得
qE=ma
解得：E=

qB2d

m

sin3φcosφ
答；（1）粒子在磁場中的速度為

qBd

m

sinφ；
（2）勻強(qiáng)電場的大小為E=

qB2d

m

sin3φcosφ

點(diǎn)評：本題為電荷在電場和磁場中運(yùn)動的題目，在電場中的運(yùn)動一般以平拋為主，而在圓周運(yùn)動中主要考查勻速圓周運(yùn)動，應(yīng)注意找出圓心和半徑；同時(shí)要注意題目中哪些為已知量哪些為未知量．