v2
洛伦兹力提供向心力:qvB=m R2得:v=3.75 m/s.
【方法技巧】带电粒子在叠加场中运动的处理方法 1.弄清叠加场的组成特点.
2.正确分析带电粒子的受力及运动特点. 3.画出粒子的运动轨迹,灵活选择不同的运动规律
(1)若只有两个场且正交,合力为零,则表现为匀速直线运动或静止.例如电场与磁场中满足qE=qvB;重力场与磁场中满足mg=qvB;重力场与电场中满足mg=qE.
(2)若三场共存时,合力为零,粒子做匀速直线运动,其中洛伦兹力F=qvB的方向与速度v垂直.
(3)若三场共存时,粒子做匀速圆周运动,则有mg=qE,粒子在洛伦兹力作用下做匀v2
速圆周运动,即qvB=m.
r
(4)当带电粒子做复杂的曲线运动或有约束的变速直线运动时,一般用动能定理或能量守恒定律求解.
考点二 带电粒子在组合场中的运动分析
例2、如图3所示,足够大的平行挡板A1、A2竖直放置,间距为6L.两板间存在两个方向相反的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ,以水平面MN为理想分界面.Ⅰ区的磁感应强度为B0,方向垂直纸面向外,A1、A2上各有位置正对的小孔S1、S2,两孔与分界面MN的距离为L.质量为
m、电量为+q的粒子经宽度为d的匀强电场由静止加速后,沿水平方向从S1进入Ⅰ区,并
直接偏转到MN上的P点,再进入Ⅱ区.P点与A1板的距离是L的k倍.不计重力,碰到挡板的粒子不予考虑.
图3
(1)若k=1,求匀强电场的电场强度E;
(2)若2 qB20L2综合上式解得:E=. 2dm kB0 则Ⅱ区的磁感应强度B与k的关系:B=. 3-kqB20L2 答案 (1) (2)v=错误!B=错误! 2dm 23 【变式探究】如图4所示的直角坐标xOy平面内有间距为d,长度为d的平行正对 3金属板M、N,M位于x轴上,OP为过坐标原点O和极板N右边缘的直线,与y轴的夹角θ= π ,OP与y轴之间及y轴右侧空间中分别存在磁感应强度大小相等方向相反且均垂直于3 坐标平面的匀强磁场.质量为m、电荷量为q的带正电粒子从M板左侧边缘以速度v0沿极板方向射入,恰好从N板的右侧边缘A点射出进入磁场.粒子第一次通过y轴时,速度与 y轴负方向的夹角为.不计粒子重力,求: π6 图4 (1)极板M、N间的电压; (2)匀强磁场磁感应强度的大小; (3)粒子第二次通过y轴时的纵坐标值; (4)粒子从进入板间到第二次通过y轴时经历的时间. 3mv202mv043+7πd 答案 (1) (2) (3)2d (4)() 2qqd6v0 23 解析 (1)粒子在M、N板间做类平抛运动,设加速度为a,运动时间为t1,则d= 3 v0t1 d=at21 U 根据牛顿运动定律得q=ma d3mv20 联立解得U=. 2q12 设粒子第一次与y轴相交于D点,轨迹如图,由几何关系知D点与A点高度相等,△C1DO为等边三角形. R=d v2根据牛顿定律,得qvB=m R2mv0 整理得B=. qd