例题:现代科学仪器常利用电场、磁场控制带电粒子的运动。真空中存在着如图所示的多层紧密相邻的匀强电场和匀强磁场,电场与磁场的宽度均为d。电场强度为E,方向水平向右;磁感应强度为B,方向垂直纸面向里。电场、磁场的边界互相平行且与电场方向垂直。一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子在第1层电场左侧边界某处由静止释放,粒子始终在电场、磁场中运动,不计粒子重力及运动时的电磁辐射。
(1)求粒子在第2层磁场中运动时速度v₂的大小与轨迹半径r₂;
(2)粒子从第n层磁场右侧边界穿出时,速度的方向与水平方向的夹角为θ,试求sinθ;
(3)若粒子恰好不能从第n层磁场右侧边界穿出,试问在其他条件不变的情况下,也进入第n层磁场,但比荷较该粒子大的粒子能否穿出该层磁场右侧边界,请简要推理说明之。
【解析】第(2)问,
洛伦兹力不做功,电场力不影响竖直方向动量,在竖直方向应用动量定理。
qBVx·t=mVy=mvsinθ
Vx·t=nd(只算有磁场区域)
ndqB=mvsinθ
nqEd=mv²/2
例题:如图所示,