Question

(12分)如圖所示，坐標平面第Ⅰ象限內存在大小為E＝4×10⁵ N/C、方向水平向左的勻強電場，在第Ⅱ象限內存在方向垂直紙面向里的勻強磁場．質荷比為＝4×10^－10 kg/C的帶正電粒子從x軸上的A點以初速度v₀＝2×10⁷ m/s垂直x軸射入電場，OA＝0.2 m，不計重力．求：
(1)粒子經過y軸時的位置到原點O的距離；
(2)若要求粒子不能進入第三象限，求磁感應強度B的取值范圍(不考慮粒子第二次進入電場后的運動情況．)

Answer 1

（1）0.4 m  （2）B≥(2＋2)×10^－2 T

解析試題分析：(1)設粒子在電場中運動的時間為t，粒子經過y軸時的位置與原點O的距離為y，
則：s_OA＝at²                     (1分)
a＝                     (1分)
E＝                   (1分)
y＝v₀t                    (2分)
聯立解得a＝1.0×10¹⁵ m/s²　t＝2.0×10^－8 s　y＝0.4 m    （1分）
(2)粒子經過y軸時在電場方向的分速度為：v_x＝at＝2×10⁷ m/s
粒子經過y軸時的速度大小為：v＝＝2×10⁷ m/s       (1分)
與y軸正方向的夾角為θ，θ＝arctan ＝45°(1分)
要使粒子不進入第三象限，如圖所示，此時粒子做勻速圓周運動的軌道半徑為R，則：

R＋R≤y            (2分)
qvB＝m              (1分)
聯立解得B≥(2＋2)×10^－2 T.       （1分）
考點：本題考查帶電粒子在復合場中的運動