问题 计算题

如图1所示,宽度为d的竖直狭长区域内(边界为L1、L2),存在垂直纸面向里的匀强磁场和竖直方向上的周期性变化的电场(如图2所示)。电场强度的大小为E0,E>0表示电场方向竖直向上t=0时,一带正电、质量为m的微粒从左边界上的N,点以水平速度v射入该区域,沿直线运动到Q点后,做一次完整的圆周运动,再沿直线运动到右边界上的N2点。Q为线段N1N2的中点,重力加速度为g。上述d、E0、m、v、g为已知量。

(1)求微粒所带电荷量q和磁感应强度B的大小;

(2)求电场变化的周期T;

(3)改变宽度d,使微粒仍能按上述运动过程通过相应宽度的区域,求T的最小值。

答案

解:(1)微粒做直线运动,则mg +qE0= qvB ①

微粒做圆周运动,则mg=qE0

联立①②得

(2)设微粒从N1运动到Q的时间为t1,做圆周运动的周期为t2,则2πR=vt1

联立③④⑤⑥⑦得

电场变化的周期

(3)若微粒能完成题述的运动过程,要求d≥2R ⑩

联立③④⑥

设N1Q段直线运动的最短时间为t1min,

由⑤⑩

因t2不变,T的最小值

单项选择题
判断题