Question

【題目】如圖所示，在豎直xOy平面內0≤x≤L的區域存在沿x軸正方向的句強電場，場強大小為E，垂直向里的勻強磁場，磁感應強度大小為B；在L≤x≤2L的區域存在沿y軸正方向的勻強電場，場強大小也為E，垂直向外的勻強磁場，磁感應強度大小也為B；在2L≤x≤3L的區域存在沿y軸正方向的勻強電場，場強大小為2E。一個質量為m，帶電量為+q的帶電小球從坐標原點以速度v沿與x軸成45°射入，小球沿直線穿過0≤x≤L區域，在L≤x≤2L的區域運動一段時間后，垂直電場進入2L≤x≤3L區域。已知L、m、q、v，重力加速度g未知，試求：

（1）磁感應強度B和電場強度E的大小；

（2）小球離開電場的位置坐標。

Answer 1

【答案】（1），；（2）

【解析】

（1）帶電小球在區域作勻速直線運動，對其受力分析如圖，可知

且

帶電小球在區域做勻速圓周運動，其軌跡如圖所示，軌跡半徑為R

由幾何關系可知

由洛倫茲力提供向心力

聯立解得

，

（2）帶電小球在區域受力分析如圖，向上做類平拋運動，運動軌跡如圖

在運動時間為t，則有

類平拋運動的加速度為a，根據牛頓第二定律

豎直方向偏轉位移為h，則有

小球離開電場的豎起高度為y，則有

聯立解得

則小球離開電場的位置坐標為