题目内容

如图a所示,竖直直线MN左方有水平向右的匀强电场,现将一重力不计,比荷的正电荷置于电场中O点由静止释放,经过后,电荷以v0=1.5×104m/s的速度通过MN进入其右方的匀强磁场,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,忽略磁场变化带来的影响)。求:

   (1)匀强电场的电场强度E;

   (2)图b中时刻电荷与O点的竖直距离r。

   (3)如图在O点下方d=39.5cm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要的时间。(结果保留2位有效数字)

⑴电荷在电场中做匀加速直线运动,设其在电场中运动的时间为t1 ,有:

                                   

    解得:                          (4分)

    ⑵当磁场垂直纸面向外时,电荷运动的半径:

     1                     

    周期                        (2分)

    ⑶电荷从第一次通过MN开始,其运动的周期              ,根据电荷的运动情况

    可知,电荷到达挡板前运动的完整周期数为8个,此时电荷沿MN运动的距离

                        (2分)

    则最后       的距离如图乙所示,有:

                        

    解得:           ,则           (3分)

    故电荷运动的总时间          

                                    

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