Question

【題目】如圖所示，x軸上方存在電場強度、方向沿軸方向的勻強電場，x軸與PQ（平行于x軸）之間存在著磁感應強度、方向垂直紙面向里的勻強磁場。一個質量、帶電量的粒子，從y軸上（0，0.04m）的位置分別以不同的初速度v0沿＋x軸方向射入勻強電場，不計粒子的重力。

(1)若，求粒子第一次進入磁場時速度v的大小和方向；

(2)若粒子射入電場后都能經磁場返回，求磁場的最小寬度d；

(3)若粒子恰能經過x軸上點，求粒子入射的初速度。

Answer 1

【答案】(1)，方向與x軸成45°角；(2)0.2m；(3)，其中（k=0，1，2，3，…），，其中（k=0，1，2，3，…）

【解析】

(1)設粒子第一次在電場中的運動時間為，電場力提供加速度

粒子做類平拋運動，在豎直方向

末速度為

解得

方向與x軸成45°角。

(2)當初速度為0時粒子最容易穿過磁場

要使所有帶電粒子都返回電場，則

(3)對于不同初速度的粒子通過磁場的軌跡在x軸上的弦長不變

設粒子第n次經過處，滿足

其中（k=0，1，2，3，…），則初速度

其中（k=0，1，2，3，…）

或滿足

其中（k=1，2，3，…），則初速度

其中（k=1，2，3，…）。