(2014•宿迁二模)在如图的xoy坐标系中,x轴上方有垂直xoy平面向里、范围足够大的匀强磁场I.一质量为m、电荷量为
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解题思路:(1)由几何知识得到粒子圆周运动的半径,由弧长除以时间得到速率;由题意易得粒子运动的周期,由周期公式得到磁场强度;(2)匀强磁场Ⅱ的磁感应强度B2的方向有两种情况::①B2与B1同方向,粒子顺时针转动,②B2与B1反向,粒子逆时针转动,分两情况讨论;(3)由动能定理得到PA两点间的电势差与PC两点间的电势差,从而找到与C电势相等的点,即为等势面,其垂线为电场的方向.

(1)粒子做圆周运动的半径为:r=[a/2sin30°]

则有:v0=[πr

t0=

πa

t0

设粒子运动的周期为T,则有:t0=

T/2],

而T=[2πm

qB1

解得:B1=

πm

qt0

(2)有两种情况:①B2与B1同方向,粒子顺时针转动,设最大半径r1,对应B1+B21最小,则:

r1+r1sin30°=a

而qv0(B1+B21)=m

v02

r1

解得:B21=

πm

2qt0

所以B2方向垂直向里,应该满足B2

πm

2qt0

②B2与B1反向,粒子逆时针转动,设最大半径r2,对应B22-B1最小,

则r2-r2cos60°=a

而qv0(B22-B1)=m

v02

r2

解得:B22=

3πm

2qt0

所以B2方向向外时,应该满足B2

3πm

2qt0;

(3)粒子从P点至A点运动过程,由动能定理有:

-qUPA=

1/3]Ekp-Ekp

粒子从P点至C点运动过程,同理有:

-qUpc=[2/3]Ekp-Ekp

解得:UPA=

mπ2a2

3qt02

UPA=2UPC

则φPA=2(φPC

φC=

φA+φP

2

即C点电势与PA连线中点D电势相等,因此电场沿+x方向.

场强大小为:E=

UPA

2x0=

mπ2a2

6qx0t02;

答:(1)粒子运动的速度v0=

πa

t0,磁场I的磁感应强度大小为

πm

qt0;

(2)若B2与B1同方向,匀强磁场Ⅱ的磁感应强度B2的大小B2

πm

2qt0;

若B2与B1反向,B2

3πm

2qt0;

(3)电场强度E的大小为E=

mπ2a2

6qx0t02,方向沿+x方向.

点评:

本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动;带电粒子在匀强电场中的运动.

考点点评: 本题考查带电粒子在电场中和磁场中的运动,理清粒子的运动规律是解决本题的关键,处理粒子在磁场中运动问题,要会确定粒子做圆周运动的圆心、半径和圆心角,此类题型难度较大,经常作为考试的压轴题出现.

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