Question

在如圖所示的直角坐標中，x軸的上方有與x軸正方向成45°角的勻強電場，場強的大小為E=×10⁴V/m．x軸的下方有垂直于xOy面的勻強磁場，磁感應強度的大小為 B=2×10^-2T，方向垂直于紙面向外．把一個比荷為C/kg的正電荷從y軸上坐標為（0，1）的A點處由靜止釋放．電荷所受的重力忽略不計，求：
①電荷從釋放到第一次進入磁場時所用的時間t；
②電荷在磁場中的偏轉半徑；
③電荷第二次到達x軸上的位置．

Answer 1

【答案】分析：帶電粒子從A點出發，至第一次到x軸為第一過程，在這個過程中，帶電粒子做勻加速直線運動，根據位移時間關系式解得結果；根據洛倫茲力提供向心力解出粒子運動的半徑；根據勻速圓周運動的規律解出電荷第二次到達x軸的位置．
解答：解：（1）帶電粒子從A點出發，至第一次到x軸為第一過程，在這個過程中，帶電粒子做勻加速直線運動，位移大小由圖中的直角三角形可以解出x=m
由勻變速直線運動的位移時間關系式：x=at²
整理得：t===10^-6s
（2）粒子到達磁場時的速度：v=at==×10⁶m/s
根據洛倫茲力提供向心力：qvB=
解得：R=m
（3）帶電粒子在磁場中的運動軌跡如圖所示：

在直角三角形OAB中：AB=Rsin45°=m
所以粒子再次到達x軸時距離A點左方2AB即1m處，所以電荷第二次到達x軸上的位置為（0，0）．
故答案為：
①電荷從釋放到第一次進入磁場時所用的時間為10^-6s；
②電荷在磁場中的偏轉半徑m；
③電荷第二次到達x軸上的位置（0，0）
點評：帶電粒子在電磁場中的運動一般有直線運動、圓周運動和一般的曲線運動；直線運動一般由動力學公式求解，圓周運動由洛侖茲力充當向心力來解題．