Question

【題目】如圖所示，在xOy平面的第Ⅰ象限內(nèi)，有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，在第Ⅳ象限內(nèi)，有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B。P點(diǎn)是x軸上的一點(diǎn)，橫坐標(biāo)為x0。現(xiàn)在原點(diǎn)O處放置一粒子放射源，能沿xOy平面，以與x軸成45°角的恒定速度v0向第一象限發(fā)射某種帶正電的粒子。已知粒子第1次偏轉(zhuǎn)后與x軸相交于A點(diǎn)，第n次偏轉(zhuǎn)后恰好通過P點(diǎn)，不計粒子重力。求

（1）粒子的比荷；

（2）粒子從O點(diǎn)運(yùn)動到P點(diǎn)所經(jīng)歷的路程和時間。

（3）若全部撤去兩個象限的磁場，代之以在xOy平面內(nèi)加上與速度v0垂直的勻強(qiáng)電場（圖中沒有畫出），也能使粒子通過P點(diǎn)，求滿足條件的電場的場強(qiáng)大小和方向。

Answer 1

【答案】（1）（2）（3）（2分）方向：垂直v0指向第Ⅳ象限。

【解析】（1）粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動，由牛頓第二定律得

（2分）

解得粒子運(yùn)動的半徑（1分）

由幾何關(guān)系知，粒子從A點(diǎn)到O點(diǎn)的弦長為，由題意

（2分）

解得粒子的比荷：（2分）

（2）由幾何關(guān)系得，OA段粒子運(yùn)動軌跡的弧長：（2分）

粒子從O點(diǎn)到P點(diǎn)的路程 s=n（2分）

粒子從O點(diǎn)到P點(diǎn)經(jīng)歷的時間（2分）

（3）撤去磁場，加上與v0垂直的勻強(qiáng)電場后，粒子做類平拋運(yùn)動，

由（1分）

（1分）

消去解得（2分）

方向：垂直v0指向第Ⅳ象限。（1分）