如图所示,空间分布着有理想边界的匀强电场和匀强磁场,已知左侧匀强电场的场强大小为E、方向水平向右,其宽度为L;中间区域匀
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(1)电场中加速过程,根据动能定理,有:qEL=

1

2 m v 2 ,解得:v=

2qEL

m ;

粒子在两磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,根据牛顿第二定律,有:

qvB=m

v 2

r ,故r=

1

B

2mEL

q ;

画出粒子的运动轨迹,如图所示,三段圆弧的圆心构成的三角形是等边三角形,变成为2r;

故中间磁场的宽度为:d=rsin60°=

1

2B

6mEL

q ;

(2)粒子在电场中做匀变速直线运动,加速阶段由运动学公式L=

1

2 a

t 21 ,a=

qE

m 可得:t 1=

2mL

qE ,在中间磁场中所用时间t 2=2×

T

6 =

2πm

3qB ;

在右侧磁场中的运动时间t 3=

5

6 T=

5πm

3qB ,则t=2t 1+t 2+t 3=2

2mL

qE +

7πm

3qB ;

答:(1)中间磁场区域的宽度d为

1

2B

6mEL

q .

(2)带电粒子从a点开始运动到第一次回到a点时所用的时间t为2

2mL

qE +

7πm

3qB .