如图所示,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(如图所示),电场强度的大小为E0,E>0表示电场方向竖直向上.

◎ 题目

如图所示,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N1点以水平速度v射入该区域,沿直线运动到Q点后,做二次完整的圆周运动(其轨迹恰好不穿出边界L1),以后可能重复该运动形式,最后从边界L2穿出.重力加速度为g,上述d、E0、m、v、g为已知量.
(1)求该微粒通过Q点瞬间的加速度;
(2)求磁感应强度B的大小和电场变化的周期T;
(3)若微粒做圆周运动的轨道半径为R,而d=4.5R,使微粒仍能按上述运动过程通过相应宽度的区域,求微粒所用的时间.

◎ 答案

(1)a=2g(2)(3)

◎ 解析

(1)(7分)微粒从N到Q,因做直线运动:mg+qE0=qvB  (2分)
微粒做圆周运动,则mg=qE0   (2分)  
在Q点:  (2分)  所以:a=2g   (1分 )
(2)(8分)由mg+qE0=qvB和mg=qE0则:B= (2分)
设微粒从N1运动到Q的时间为t1,做圆周运动的周期为t2
因微粒恰好没穿出L1边界,则  R=vt1     (1分)
又qvB=m  (1分)    2πR=vt(1分)
联立得电场变化的周期T=t1+2t2+2= (3分)
(3)(5分)若d=4.5R据题意可画出微粒如图的运动轨迹。
从图知:用(2)问的物理量可表示为“
t=3T+ t1+t2 =3()+
=

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,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(如图所示),电场强度的大小为E0,E>0表示电场方向竖直向上.…”主要考查了你对  【带电粒子在复合场中的运动】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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