Question

【題目】如圖所示，將某正粒子放射源置于原點(diǎn)O，其向各個(gè)方向射出的粒子速度大小均為v0，質(zhì)量均為m、電荷量均為q；在0≤y≤d的一、二象限范圍內(nèi)分布著一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)，方向與y軸正向相同，在d<y≤2d的一、二象限范圍內(nèi)分布著一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于xoy平面向里．粒子離開(kāi)電場(chǎng)上邊緣y=d時(shí)，能夠到達(dá)的最右側(cè)的位置為（1．5d，d）．最終恰沒(méi)有粒子從y=2d的邊界離開(kāi)磁場(chǎng)．已知sin37°=0．6，cos37°=0．8，不計(jì)粒子重力以及粒子間的相互作用，求：

（1）電場(chǎng)強(qiáng)度E；

（2）磁感應(yīng)強(qiáng)度B；

（3）粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間

Answer 1

【答案】（1）（2）（3）

【解析】

試題分析：（1）沿x軸正方向發(fā)射的粒子有：x=1．5d，y=d，

由類平拋運(yùn)動(dòng)基本規(guī)律得：x=v0t，

y＝at2，

而，

聯(lián)立可得：

（2）沿x軸正方向發(fā)射的粒子射入磁場(chǎng)時(shí)有：1．5d=v0t，

d＝t，

聯(lián)立可得：vy＝v0，，方向與水平成53°，斜向右上方，

據(jù)題意知該粒子軌跡恰與上邊緣相切，則其余粒子均達(dá)不到y(tǒng)=2d邊界，由幾何關(guān)系可知：

d＝R+R，

根據(jù)牛頓第二定律得：

解得：

聯(lián)立可得：

（3）粒子運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間對(duì)應(yīng)最大的圓心角，經(jīng)過(guò)（1．5d，d）恰與上邊界相切的粒子軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角最大，由幾何關(guān)系可知圓心角為：θ=254°，

粒子運(yùn)動(dòng)周期為：，

則時(shí)間為：．