Question

【題目】如圖所示，在坐標系xOy中，第一象限除外的其它象限都充滿勻強磁場，磁感應強度都為B＝0．12 T、方向垂直紙面向內。P是y軸上的一點，它到坐標原點O的距離l＝0．40 m。一比荷＝5．0×107C/kg的帶正電粒子從P點開始進入勻強磁場中運動，初速度v0＝3．0×106m/s、方向與y軸正方向成夾角θ＝53°并與磁場方向垂直。不計粒子的重力作用。已知sin 53°＝0．8，cos 53°＝0．6，

求：（1）粒子在磁場中運動的軌道半徑R；

（2）在第一象限中與x軸平行的虛線上方的區域內充滿沿x軸負方向的勻強電場（如圖），粒子在磁場中運動一段時間后進入第一象限，最后恰好從P點沿初速度的方向再次射入磁場。求勻強電場的電場強度E和電場邊界（虛線）與x軸之間的距離d。

Answer 1

【答案】(1)(2)

【解析】

試題（1）粒子在磁場區域內運動，有

可得粒子運動的軌道半徑

代入數據解得：R=0．50m

（2）通過作圖可知（如圖），粒子運動軌跡的圓心A恰好落在x軸上． 由幾何關系可知：粒子從C點進入第一象限時的位置坐標為x=R-Rcosθ=0．20m

粒子進入勻強電場后做類平拋運動，設粒子在電場運動時間為t，加速度為a，則l-d=v0t

qE=ma

x＝at2

vx=at

粒子運動到P點時，有vx=v0tanθ

由以上各式，代入數據解得電場強度：E=8．0×105N/C

電場邊界（虛線）與x軸之間的距離d=0．10m．