如图所示装置中,区域Ⅰ和Ⅲ中分别有竖直向上和水平向右的匀强电场,电场强度分别为E和 E 2 ;Ⅱ区域内有垂直向外的水平匀
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(1)粒子在匀强电场中做类平抛运动,水平方向做匀速直线运动,设粒子过A点时速度为v,

由类平抛运动的规律知 v=

v 0

cos60°

粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,由牛顿第二定律得

Bqv=m

v 2

R

所以 R=

2m v 0

qB

(2)设粒子在电场中运动时间为t 1,加速度为a.

则有qE=ma

v 0tan60°=at 1

即 t 1 =

3 m v 0

qE

O、M两点间的距离为 L=

1

2 a

t 21 =

3m

v 20

2qE

(3)设粒子在Ⅱ区域磁场中运动时间为t 2

则由几何关系知轨道的圆心角∠AO 1D=60°,则

t 2 =

T 1

6 =

πm

3qB

设粒子在Ⅲ区域电场中运行时间为t 3,则牛顿第二定律得

a′=

q

E

2

m =

qE

2m

则 t 3 =2

2 v 0

a′ =

8m v 0

qE

故粒子从M点出发到第二次通过CD边界所用时间为

t= t 1 + t 2 + t 3 =

3 m v 0

qE +

πm

3qB +

8m v 0

qE =

(8+

3 )m v 0

qE +

πm

3qB

答:

(1)粒子在Ⅱ区域匀强磁场中运动的轨道半径是

2m v 0

qB .

(2)O、M间的距离是

3m

v 20

2qE .

(3)粒子从M点出发到第二次通过CD边界所经历的时间是

(8+

3 )m v 0

qE +

πm

3qB .

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