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如图12所示,空间分布着有理想边界的匀强电场和匀强磁场。左侧匀强电场的场强大小为E、方向水平向右,电场宽度为L;中间区域匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里。一个质量为m、电量为q、不计重力的带正电的粒子从电场的左边缘的O点由静止开始运动,穿过中间磁场区域进入右侧磁场区域后,又回到O点,然后重复上述运动过程。求:

(1)中间磁场区域的宽度d

(2)带电粒子从O点开始运动到第一次回到O点所用时间t.

[来源:Z

答案

(1)   (2)


解析:

(1)带电粒子在电场中加速,由动能定理,可得: 

带电粒子在磁场中偏转,由牛顿第二定律,可得:

由以上两式,可得

可见在两磁场区粒子运动半径相同,如图13所示,三段圆弧的圆心组成的三角形ΔO1O2O3是等边三角形,其边长为2R。所以中间磁场区域的宽度为

(2)在电场中

在中间磁场中运动时间

在右侧磁场中运动时间

则粒子第一次回到O点的所用时间为

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