(2014?海南)如图,在x轴上方存在匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外;在x轴下方存在匀强

2025-05-19 15:50:34
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(1)带电粒子在磁场中做圆周运动,设运动半径为R,运动周期为T,
洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律得:qv0B=m

v
R

粒子做圆周运动的周期:T=
2πR
v0

由题意可知,粒子第一次到达x轴时,运动转过的角度为
5
4
π

所需时间t1为:t1
5
8
T
,解得:t1
5πm
4qB

(2)粒子进入电场后,先做匀减速运动,直到速度减小为0,
然后沿原路返回做匀加速运动,到达x轴时速度大小仍为v0
设粒子在电场中运动的总时间为t2,加速度大小为a,电场强度大小为E,
由牛顿第二定律得:qE=ma,v0
1
2
at2
,解得:t2
2mv0
qE

根据题意,要使粒子能够回到P点,必须满足t2≥T0
解得,电场强度最大值:E=
2mv0
qT0

答:(1)粒子从P点出发至第一次到达x轴时所需的时间为
5πm
4qB

(2)若要使粒子能够回到P点,电场强度的最大值为
2mv0
qT0