题目内容

 

如图1所示,宽度为d的竖直狭长区域内(边界为L1L2),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E0E>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、E0mv、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。

 

 

 

 

 

 

 (1)  (2)   (3)

解析:(1)微粒做直线运动,则                        ①

           微粒做圆周运动,则                             ②

           联立①②得:                                    ③

                                                           ④

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

                                                             ⑤

                                                         ⑥

                                                          ⑦

           联立③④⑤⑥⑦得:                       ⑧

           电场变化的周期                       ⑨

(3)若微粒能完成题述的运动过程,要求                ⑩

    联立③④⑥得:                                  11

    设N1Q段直线运动的最短时间t1min,由⑤⑩11得

                       

    因t2不变,T的最小值 

 

 

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