如图,圆柱桶的一个横截面在xOy平面内,与x轴相切于坐标原点O,圆心为O1,半径为R,在与y轴成α=37°角的直径两端开
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解题思路:做出粒子在磁场中的运动轨迹图,确定圆心位置M,结合几何关系可求得粒子偏转半径,由洛伦兹力提供向心力,从而可求得粒子的速度v,粒子进入匀强电场后,做类平抛运动,

根据平抛运动规律,分别列水平和竖直位移关系式,结合几何关系确定水平和竖直位移,联立上述式子,从而可求得粒子的比荷;

由几何关系可求得粒子在磁场中的运动时间,由类平抛规律可求粒子在电场中的运动时间,从而可求两时间之比.

(1)如图做出粒子运动轨迹,粒子在磁场中圆心M,半径r

由几何关系可得:cos53°=

R

r,故有:r=[5/3R

由牛顿第二定律:qvB=

mv2

r]

得:[5/3R=

mv

qB]…①

粒子进入匀强电场后,做类平抛运动,

水平方向:x=

1

2at2=[1/2

qE

mt2… ②

竖直方向:y=vt…③

又:tan37°=

L

R+y],

故:y=R.x=L-Rsin37°=[3/2R−

3

5R=

9

10R…④

联立①②③④式,解得:

离子的比荷:

q

m=

E

5RB2]

(2)离子在磁场中运动周期为:T=[2πm/qB]

故粒子在磁场中运动时间:tB=[180°−53°×2/360°T=

37πm

90qB]

离子在电场中运动的时间:tE=[y/v]=[R/v]=[3m/5qB]

离子在磁场和电场中运动的时间之比为:

tB

tE=

37πm

90qB

3m

5qB=[37/54π

答:(1)射入探测器上的离子的比荷为

E

5RB2];

(2)射入探测器上的离子在磁场和电场中运动的时间之比

37

54π.

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: 带电粒子在匀强电场中运动时,要注意应用运动的合成和分解;而在磁场中运动时为匀速圆周运动,在解题时要注意应用好平抛和圆周运动的性质.