题目内容
(22分).如图(甲)所示,在xoy平面内有足够大的匀强电场,电场方向竖直向上,电场强度E=40N/C.在y轴左侧平面内有足够大的瞬时磁场,磁感应强度B1随时间t变化规律如图(乙)所示,15π s后磁场消失,选定磁场垂直向里为正方向.在y轴右侧平面内还有方向垂直纸面向外的恒定的匀强磁场,分布在一个半径为r=0.3m的圆形区域(图中未画出),且圆的左侧与y轴相切,磁感应强度B2=0.8T.t=0时刻,一质量m=8×10-4kg、电荷量q=2×10-4C的微粒从x轴上xP=-0.8m处的P点以速度v=0.12m/s向x轴正方向入射.(计算结果保留二位有效数字)
(1)求微粒在第二像限运动过程中离y轴、x轴的最大距离;
(2)若微粒穿过y轴右侧圆形磁场时,速度方向的偏转角度最大,求此圆形磁场的圆心坐标(x、y);
(3)若微粒以最大偏转角穿过磁场后, 击中x轴上的M点,求微粒从射入圆形磁场到击中M点的运动时间t。
(1)离y轴的最大距离S=
(s)
离x的最大距离S´=2.4(s)
(2)x=0.3m,y= 2.2.5m
(3)![]()
解析:
(1)因为微粒射入电磁场后受
=Eq=8×10-3(N)
mg=8×10-3(N)
=mg,所以微粒在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动 (2分)
q
B1=m![]()
R1=
(2分)
(2分)
所以从乙图可知在
(s)
内微粒向上匀速圆周运动
(s)内微粒向左匀速运
动,运动位移S1=
(s) (1分)
内,微粒又向上匀速圆周运动以后向右匀速穿过y轴.
所以,离y轴的最大距离S=xp+ S1+R1 =1.4+0.6![]()
(s) (2分)
离x的最大距离S´=2R×2=4R=2.4(s) (2分)
(2)如图微粒穿过圆磁场要求偏角最大,必须入射点A与出射点B连线为磁场圆的直径
(2分)
所以最大偏角
(1分)
所以如图圆心坐标x=0.3m (1分)
y= S´-rcos600=2.4-0.3×
m (2分)
(3)微粒在圆磁场中的运动时间t1=
=
(2分)
微粒射出圆磁场后匀速运动如图
![]()
微粒射出B点y方向速度 ![]()
s (计算结果为
给1分) (2分)
(1分)
(t=26(s)同样给分)