题目内容


如图所示,在一二象限内范围内有竖直向下的运强电场E,电场的上边界方程为。在三四象限内存在垂直于纸面向里、边界方程为的匀强磁场。现在第二象限中电场的上边界有许多质量为m,电量为q的正离子,在处有一荧光屏,当正离子达到荧光屏时会发光,不计重力和离子间相互作用力。

(1)求在处释放的离子进入磁场时速度。

(2)若仅让横坐标的离子释放,它最后能经过点,求从释放到经过点所需时间t.

(3)若同时将离子由静止释放,释放后一段时间发现荧光屏上只有一点持续发出荧光。求该点坐标和磁感应强度。


解答:(1)于x处释放离子,由动能定理得        (2分)

得离子进入磁场时的速度                                (2分)

(2)由(1)得在处释放的离子到达x轴时速度为

                                    (1分)

从释放到到达x轴时间为          (1分)

a)      第一种情况:离子直接从经磁场达处。

在磁场中经历半圆时间        (1分)

总时间                               (1分)

b)      第二种情况:离子直接从经磁场达处进入电场返回磁场再到处

易得在磁场中时间仍然为                         (2分)

在电场中时间为                                   (1分)

总时间为                          (1分)

(3)在磁场B中                                      (2分)

所以运动半径                                 (2分)

可以看出,B一定时,必有,  当时,(离子经磁场偏转从逼近原点出磁场)因此,所有离子都从原点(0,0)点出磁场,击中荧光屏上   (2分)

则有 (2分)

因为   所以                            (2分)


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