問題詳情:
如圖,在x軸上方存在勻強磁場,磁感應強度大小為B,方向垂直於紙面向外;在x軸下方存在勻強電場,電場方向與xOy平面平行,且與x軸成45°夾角。一質量為m、電荷量為q(q>0)的粒子以初速度v0從y軸上的P點沿y軸正方向*出,一段時間後進入電場,進入電場時的速度方向與電場方向相反;又經過一段時間T0,磁場的方向變為垂直於紙面向裏,大小不變。不計重力。
(1)求粒子從P點出發至第一次到達x軸時所需的時間;
(2)若要使粒子能夠回到P點,求電場強度的最大值。
【回答】
【解析】:(1)帶電粒子在磁場中做圓周運動,設運動半徑為R,運動週期為T,根據洛倫茲力公式及圓周運動規律,有
依題意,粒子第一次到達x軸時,運動轉過的角度為π,所需時間t1為t1=T,
求得:
(2)粒子進入電場後,先做勻減速運動,直到速度減小為0,然後沿原路返回做勻加速運動,到達x軸時速度大小仍為v0,設粒子在電場中運動的總時間為t2,加速度大小為a,電場強度大小為E,有:
qE=ma
v0=at2
得:
根據題意,要使粒子能夠回到P點,必須滿足t2≥T0得電場強度最大值:
知識點:專題六 電場和磁場
題型:計算題