题目内容
【题目】如图甲所示,y轴右侧空间有垂直xoy平面向里的匀强磁场,同时还有沿-y方向的匀强电场(图中电场未画出)。磁感应强度随时间变化规律如图乙所示(图中B0已知,其余量均为未知).t=0时刻,一质量为m、电荷量为+q的带电粒子以速度v0从坐标原点O沿x轴射入电场和磁场区,t0时刻粒子到达坐标为(x0,y0)的点A (x0>y0),速度大小为v,方向沿+x方向,此时撤去电场.t=t0+t1+t2时刻,粒子经过x轴上x=x0点,速度沿+x方向.不计粒子重力,求:
(1)0-t0时间内OA两点间电势差UOA;
(2)粒子在t=0时刻的加速度大小a0;
(3)B1的最小值及对应t2的表达式。
【答案】(1) (2)
(3) (k=0,1,2……)
【解析】(1)带电粒子由O到A运动过程中,由动能定理
解得
(2)设电场强度大小为E,则
t=0时刻,由牛顿第二定律
解得
(3)时间内,粒子在小的虚线圆上运动,
时刻粒子从C点切入大圆,大圆最大半径为
,相应小圆最大半径为R,则
又
的最小值
对应于取最小值,带电粒子由C点到经过x轴上
点的时间
满足
(k=0,1,2……)