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如图所示,在xOy平面的第象限内,有垂直纸面向外的匀强磁场,在第象限内,有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小均为BP点是x轴上的一点,横坐标为x0。现在原点O处放置一粒子放射源,能沿xOy平面,以与x轴成45°角的恒定速度v0向第一象限发射某种带正电的粒子。已知粒子第1次偏转后与x轴相交于A点,第n次偏转后恰好通过P点,不计粒子重力。求

       1)粒子的比荷

       2)粒子从O点运动到P点所经历的路程和时间。

       3)若全部撤去两个象限的磁场,代之以在xOy平面内加上与速度v0垂直的匀强电场(图中没有画出),也能使粒子通过P点,求满足条件的电场的场强大小和方向。

答案

解析:1粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,由牛顿第二定律得

    2分)

解得粒子运动的半径     1分)

由几何关系知,粒子从A点到O点的弦长为,由题意

     2分)

解得粒子的比荷:    2分)

2)由几何关系得,OA段粒子运动轨迹的弧长 2分)

粒子从O点到P点的路程   s=n 2分)

粒子从O点到P点经历的时间  2分)

3)撤去磁场,加上与v0垂直的匀强电场后,粒子做类平抛运动,

  1分)

  1分)

消去解得   2分)

方向:垂直v0指向第象限。1分)

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