Question

如圖所示，平面坐標系Oxy中，在y＞0的區(qū)域存在沿y軸負方向的勻強電場，場強大小為E，在－h(huán)＜y＜0的區(qū)域Ⅰ中存在垂直紙面向外的勻強磁場，磁感應強度大小為B，在y＜－h(huán)的區(qū)域Ⅱ中存在垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度大小為2B．A是y軸上的一點， C是x軸上的一點．一質量為m、電荷量為q的帶正電的粒子以某一初速度沿x軸正方向從A點進入電場區(qū)域，繼而通過C點以速度方向與x軸夾角為φ＝30°進入磁場區(qū)域Ⅰ，并以垂直邊界y＝－h(huán)的速度進入磁場區(qū)域Ⅱ．粒子重力不計．試求：（1）粒子經(jīng)過C點時的速度大小v；

   （2）A、C兩點與O點間的距離y₀、x₀；

   （3）粒子從A點出發(fā)，經(jīng)過多長時間可回到y(tǒng)＝y(tǒng)₀處？

Answer 1

（1） （2） （3）

解析:

（1）由題可知粒子在磁場Ⅰ中圓運動的圓心角為60°，相應圓運動半徑為：

     ①…… 1分

由          ②……1分     可知       ③……1分

       ④……2分

   （2）粒子在電場中做類平拋運動，有：

      ⑤……1分

       ⑥……1分

       ⑦……1分

可知：    ⑧……2分     

      ⑨……2分            ⑩……2分

   （3）根據(jù)運動對稱性可知：

第一次返回y=y₀前在磁場Ⅰ中運動的總時間        11……2分

在磁場Ⅱ中運動的總時間        12……2分

故第一次返回y=y₀前運動的總時間       13……2分

之后運動呈周期性，故返回y=y₀前運動的總時間

          14……2分

評分標準：（1）問5分，（2）問9分，（3）問8分，共22分。