题目内容

(19分) 如图a所示,水平直线MN下方有竖直向上的匀强电场,现将一重力不计、比荷=106 C/kg的正电荷置于电场中的O点由静止释放,经过×10-5 s后,电荷以v0=1.5×104 m/s的速度通过MN进入其上方的匀强磁场,磁场与纸面垂直,磁感应强度B按图b所示规律周期性变化(图b中磁场以垂直纸面向外为正,以电荷第一次通过MN时为t=0时刻).求:

(1)匀强电场的电场强度E的大小;(保留2位有效数字)
(2)图b中t=×10-5 s时刻电荷与O点的水平距离;
(3)如果在O点右方d=68 cm处有一垂直于MN的足够大的挡板,求电荷从O点出发运动到挡板所需的时间.(sin 37°=0.60,cos 37°=0.80) (保留2位有效数字)
(1)(2)   (3)

试题分析:(1)电荷在电场中做匀加速运动,设其在电场中运动的时间为,则;解得          第一问5分
(2)当磁场垂直纸面向外时,电荷运动的半径,     (2分)
周期           (1分)
当磁场垂直纸面向里时,电荷运动的半径,周期   (3分)
故电荷从t=0时刻开始做周期性运动,其运动轨迹如图所示。

时刻电荷与O点的水平距离:   (1分)
⑶电荷从第一次通过MN开始,其运动的周期为:      1分
根据电荷的运动情况可知,电荷到达档板前运动的完整周期数为15个,有:
电荷沿ON运动的距离:          2分
故最后8cm的距离如图所示,有:     2分
解得: 则  
故电荷运动的总时间:
            2分
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