问题 计算题

在竖直平面内建立一平面直角坐标系xoyx轴沿水平方向,如图甲所示.第二象限内有一水平向右的匀强电场,第一象限内有竖直向上的匀强电场,场强,该区域同时存在按如图乙所示规律变化的磁场,磁场方向垂直纸面(以垂直纸面向外的磁场方向为正方向).某种发射装置(图中没有画出)竖直向上发射出一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子(可视为质点),该粒子以v0的速度从-x上的A点进入第二象限,并从+y上的C点沿水平方向进入第一象限.已知OA=OC=L, CD=L

(1)试证明粒子在C点的速度大小也为v0

(2)若在时刻粒子由C点进入第一象限,且恰能通过同一水平线上的D点,速度方向仍然水平,求由C到达D的时间(时间用 表示);

(3)若调整磁场变化周期,让粒子在时刻由C点进入第一象限,且恰能通过E点,求交变磁场磁感应强度B0应满足的条件.

答案

(1)见解析(2)  (3)

题目分析:(1)竖直方向,                                   (2分)

水平方向                                        (2分)

电场强度                                            (1分)

(2)因为,所以带电的粒子在第一象限将做速度也为匀速圆周运动, 使粒子从C点运动到同一水平线D点,如图所示,则有:      (2分)

 

由于CD=L,OC="L," 即,         (2分)

因此,由C到达D的时间         (2分)

(3)设粒子运动圆轨道半径为R,则

                    (2分)

使粒子从C点运动到E点,如图所示,

              (3分)

交变磁场磁感应强度B0应满足的关系,         (2分)

点评:此题的综合性较强,难度较大,需要对粒子在各个过程中受力清楚,结合相应的规律分析解题

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