(19分)如图所示,边长为的正方形PQMN区域内(含边界)有垂直纸面向外的匀强磁场,左侧有水平向右的匀强电场,场强大小为
,质量为
、电荷量为
的带正电粒子从O点由静止开始释放,O、P、Q三点在同一水平直线上,OP=L,带电粒子恰好从M点离开磁场,不计带电粒子重力,求:
(1)磁感应强度大小;
(2)粒子从O点运动到M点经历的时间;
(3)若磁场磁感应强度可调节(不考虑磁场变化产生的电磁感应),带电粒子从边界NM上的点离开磁场,
与N点距离为
,求磁场磁感应强度的可能数值.
(1) (2)
(3)
、
或
题目分析: (1)设粒子运动到P点时速度大小为v,有 (2分)
粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,半径 (1分)
(2分)
解得: (2分)
(2)设粒子在匀强电场中运动时间为,有
(2分)
粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动周期,运动时间为
解得: (2分)
粒子从O点运动到M经历的时间 (2分)
(3)若粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动半径为,且
由几何关系得: 解得:
由得:
(2分)
同理,若
解得:
(2分)
(2分)
磁场磁感应强度的可能数值为:、
和