Question

如圖所示，坐標(biāo)平面的第I象限內(nèi)存在大小為E、方向水平向左的勻強(qiáng)電場，足夠長的擋板MN垂直x軸放置且與O點(diǎn)距離為d，第II象限內(nèi)存在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。一質(zhì)量為m，帶電量為－q的粒子（重力忽略不計(jì)）若自距原點(diǎn)O為L的A點(diǎn)以一定的速度垂直x軸進(jìn)入磁場，則粒子恰好到達(dá)O點(diǎn)而不進(jìn)入電場。現(xiàn)該粒子仍從A點(diǎn)進(jìn)入磁場，但初速度大小為原來的4倍，為使粒子能進(jìn)入電場且垂直到達(dá)擋板MN上，求：

（1）粒子從A點(diǎn)進(jìn)入磁場時(shí)，速度方向與x軸正向間的夾角大小；

（2）粒子打到擋板上時(shí)的速度大小。

Answer 1

（1）或（2）。

解析:

（1）粒子在磁場中作圓周運(yùn)動(dòng)半徑為r，速度為，由牛頓第二定律知： ， ；粒子初速度為原來的4倍時(shí)半徑為，速度為，由牛頓第二定律知： ，，r₁=2L  ，所以，為使粒子進(jìn)入電場后能垂直到達(dá)擋板MN上，粒子必須平行x軸進(jìn)入電場，圓心O在y軸上的點(diǎn)，設(shè)速度方向與x軸正方向間夾角為，由幾何關(guān)系知：，故或。

   （2）設(shè)粒子到達(dá)擋板速度為，由動(dòng)能定理知 ，所以有 。