Question

如图所示，在第一象限内，存在垂直于平面向外的匀强磁场Ⅰ，第二象限内存在水平向右的匀强电场，第三、四象限内存在垂直于平面向外、磁感应强度大小为的匀强磁场Ⅱ。一质量为，电荷量为的粒子，从轴上点以某一初速度垂直于轴进入第四象限，在平面内，以原点为圆心做半径为的圆周运动；随后进入电场运动至轴上的点，沿与轴正方向成角离开电场；在磁场Ⅰ中运动一段时间后，再次垂直于轴进入第四象限。不计粒子重力。求：

（1）带电粒子从点进入第四象限时初速度的大小；

（2）电场强度的大小；

（3）磁场Ⅰ的磁感应强度的大小。

Answer

（1） （2） （3）

【解析】

（1）粒子从轴上点进入第四象限，在平面内，以原点为圆心做半径为的圆周运动，由洛伦兹力提供向心力：

解得：

（2）粒子在第二象限内做类平抛运动，沿着x轴方向：

沿与轴正方向成角离开电场，所以：

解得电场强度：

(3)粒子的轨迹如图所示：

第二象限，沿着x轴方向：

沿着y轴方向：

所以：

由几何关系知，三角形OO’N为底角45°的等腰直角三角形。在磁场Ⅰ中运动的半径：

由洛伦兹力提供向心力：

粒子在点速度沿与轴正方向成角离开电场，所以离开的速度：

所以磁场Ⅰ的磁感应强度的大小：