(2013•凉山州模拟)如图,在x轴上方有一方向垂直纸面向外的匀强磁场,有一质量为m,电量为q的粒子以初速v0从M点沿y
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解题思路:(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动,画出轨迹后,结合几何关系求解出半径;然后结合洛伦兹力提供向心力列式求解;(2)带电粒子做匀速直线运动,受到的电场力与洛伦兹力平衡,根据平衡条件确定电场力大小和方向,然后进一步求解电场强度;(3)粒子从P点射出后做类似平抛运动,根据类似平抛运动的分位移公式列式求解Q点的坐标;磁场中运动时间根据公式t=θ2πT求解,电场中运动时间根据类似平抛运动的分运动公式列式求解.

(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动,轨迹如图所示:

结合几何关系,知:R+Rsin30°=L

解得:R=[2/3L

粒子做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,有:

qv0B=m

v20

R]

解得:B=

3mv0

2qL;

(2)根据题中条件知:电场力与洛伦兹力方向相反,大小相等,有:

Eq=qv0B

得带E的大小:E=

3m

v20

2qL

方向向右上与x轴夹角为60°(与y轴夹角为30°);

(3)粒子从P到Q类似平抛

PQsinθ=

Eq

2mt2

PQcosθ=v0t

t=

2

3mv0

3Eq=

4

3

9v0L

PQ=[8L/9]

由题图中:

ON=R+Rsin30°=[3/2R=L

NP=(Rcos30°+Rcos30°)tan60°=3R=2L

OQ=ON+NP+PQ=L+2L+

8

9L=

35

9]L

Q点坐标为:([35/9]L,0)

M到D时间:t1=

1

3T=

4πL

9v0

D到P时间:t2=

Rcos30°+Rcos30°

sin30°v0=

4

3

3v0L

MQ运动的总时间:T=t1+t2+t3=

4πL

9v0+

16

3

9v0L=

4π+16

3

9v0L;

答:(1)匀强磁场磁感应强度B的大小为

3mv0

2qL.

(2)匀强电场的电场强度E的大小为

3m

v20

2qL,方向为向右上与x轴夹角为60°.

(3)Q点坐标及从M点运动到Q点的总时间t为

4π+16

3

9v0L.

点评:

本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动.

考点点评: 本题关键明确粒子的运动规律,然后画出运动轨迹,分磁场中圆周运动、复合场中的匀速运动、电场中类似平抛运动进行研究.

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