题目
如图,在的空间中,存在沿轴负方向的匀强电场,电场强度;在的空间中,存在垂直平面方向向外的匀强磁场,磁感应强度。一带负电的粒子(比荷,在距O点左边处的点以的初速度沿轴正方向开始运动,不计带电粒子的重力。求⑴带电粒子开始运动后第一次通过轴时的速度大小和方向;⑵带电粒子进入磁场后经多长时间返回电场;⑶带电粒子运动的周期。
答案: ⑴粒子在第一象限做类平抛运动(如图),加速度,运动时间,沿方向的位移。粒子通过轴进入磁场时在方向上的速度, 因此,。⑵粒子在第二象限以为圆心做匀速圆周运动,圆弧所对的圆心角为,运动时间。⑶粒子从磁场返回电场后的运动是此前由电场进入磁场运动的逆运动,经时间,粒子的速度变为,此后重复前面的运动。可见,粒子在电、磁场中的运动具有周期性,其周期。