问题 计算题

(18分)如图所示,在直角坐标系的二、三象限内有沿x轴正方向的匀强电场,电场强度大小为E;在一、四象限内以x=L的直线为理想边界的左右两侧存在垂直于纸面的匀强磁场B1和B2, y轴为磁场和电场的理想边界。在x轴上x=L的A点有一个质量为m、电荷量为q的带正电的粒子以速度v沿与x轴负方向成45o的夹角垂直于磁场方向射出。粒子到达y轴时速度方向与y轴刚好垂直。若带点粒子经历在电场和磁场中的运动后刚好能够返回A点(不计粒子的重力)。

(1)判断磁场B1、B2的方向;

(2)计算磁感应强度B1、B2的大小;

(3)求粒子从A点出发到第一次返回A点所用的时间。

答案

(1)见答案  (2)    (3)

题目分析:(1)根据题意画出带电粒子在电场、磁场中的运动示意图,可知:磁场B1的方向垂直纸面向里,磁场B2的方向垂直纸面向外。          (4分)

(2)带电粒子在磁场B1、B2中的运动半径分别为R1、R2,则

          ①(1分)

           ②(1分)

联立①②两式解得 ③(1分)

       ④(1分)

   ⑤(1分)

联立②④⑤解得               ⑥(1分)

(3)粒子在磁场B1中的运动周期            ⑦(1分)

粒子在磁场B1中的运动时间   ⑧(1分)

粒子在磁场B2中的运动周期           ⑨(1分)

粒子在磁场B2中的运动时间    ⑩(1分)

粒子在电中的运动的加速度              (11)(1分)

粒子在电场中匀减速运动和匀加速运动的时间相等,则

                        (12)(1分)

粒子从A点出发到第一次返回A点所用的时间为

          (13)(2分)

单项选择题
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