Question

如圖所示為某一儀器的部分原理示意圖，虛線OA、OB關(guān)于y軸對稱，， OA、OB將xOy平面分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個區(qū)域，區(qū)域Ⅰ、Ⅲ內(nèi)存在水平方向的勻強電場，電場強度大小相等、方向相反。質(zhì)量為m電荷量為q的帶電粒子自x軸上的粒子源P處以速度v₀沿y軸正方向射出，經(jīng)一定時間到達OA上的M點，且此時速度與OA垂直。已知M到原點Ｏ的距離OM = L，不計粒子的重力。求：

（1）勻強電場的電場強度E的大�。�

（2）為使粒子能從M點經(jīng)Ⅱ區(qū)域通過OB上的N點，M、N點關(guān)于y軸對稱，可在區(qū)域Ⅱ內(nèi)適當(dāng)范圍加一垂直xOy平面的勻強磁場，求該磁場的磁感應(yīng)強度的最小值和粒子經(jīng)過區(qū)域Ⅲ到達x軸上Q點的橫坐標(biāo)；

（3）當(dāng)勻強磁場的磁感應(yīng)強度取（2）問中的最小值時，且該磁場僅分布在一個圓形區(qū)域內(nèi)。由于某種原因的影響，粒子經(jīng)過M點時的速度并不嚴(yán)格與OA垂直，成散射狀，散射角為（較小），但速度大小均相同，如圖所示，求所有粒子經(jīng)過OB時的區(qū)域長度。

 

Answer 1

【答案】

（1）   （2）       （3）2Lsinθ

【解析】

試題分析：（1）粒子在Ⅰ區(qū)域內(nèi)做類平拋運動，

   

(2)  粒子在Ⅱ區(qū)域內(nèi)做勻速圓周運動，其軌道半徑 

因為        又

粒子進入Ⅲ區(qū)域后，其運動軌跡NQ與PM對稱，則

水平位移

由（1）知：

  

（3）該圓形磁場區(qū)域的半徑r等于其軌跡圓半徑R，即r＝R＝L 

所有粒子出磁場時速度方向平行，其落點在直線OB上的GH兩點之間，如圖

 

考點：帶電粒子在組合場中的運動

點評：如果組合場是電場和磁場組合則帶電粒子在電場中做類平拋會勻變速直線運動，類平拋分解成勻速直線運動和初速度為零的勻加速直線運動來研究；在磁場中做勻速圓周運動，洛倫茲力為向心力，根據(jù)幾何關(guān)系找半徑，根據(jù)圓心角求時間。