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如图所示,边长为a的正三角形ABC将平面分为两个区域,在三角形内区域存在垂直于纸面的匀强磁场,在三角形外区域存在三个宽度都为a、场强大小都为E、方向分别垂直于边AB、BC和AC且指向三边的匀强电场.一个质量为m、带电量为q(q>0)的粒子从AB边的垂直平分线上的P点静止释放,粒子将以一定的速度从D点射入磁场,经过磁场偏转后又从BC边的中点F射出磁场,已知P、D两点的距离为l.不计粒子重力影响.
(1)求粒子射入磁场的速度的大小;
(2)求磁场的磁感应强度的大小和方向;
(3)粒子的运动是否是周期性运动?如果你认为粒子做的是周期性运动,请求出运动周期;如果你认为粒子做的不是周期性运动,请说明理由.

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(1)粒子在电场力作用下从P点到D点做匀加速直线运动,由动能定理可以求得粒子的速度的大小; (2)粒子从D点垂直进入磁场,从F点垂直离开磁场,由几何关系可以得知磁场的磁感应强度的大小; (3)由于三角形是正三角形,粒子从中点D进入磁场,从中点F离开磁场,根据粒子的运动情况可知,粒子还可以沿原来的轨迹返回,最终粒子还可以到达D点,所以粒子的运动时周期性的. 【解析】 (1)粒子在电场力作用下从P点到D点做匀加速直线运动,设加速度为a,进入磁场的速度为υ, 由牛顿第二定律和运动学公式,有 Eq=ma υ2-0=2al 解得 (2)粒子从D点沿圆弧运动到F点,圆弧的圆心为B点,所以圆弧半径R为: 由洛仑兹力公式和牛顿第二定律,有 解得        磁感应强度的方向垂直于纸面向外. (3)粒子的运动是周期性运动. 设粒子从P点到D点的时间为t1,从D点到F点的时间为t2,则 t=3(2t1+t2) 解得      .
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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