题目内容

如图所示,直角坐标系的ox轴水平,oy轴竖直;M点坐标为(-0.3m,0)、N点坐标为(-0.2m,0);在 -0.3m ≤ X ≤ -0.2m的长条形范围内存在竖直方向的匀强电场E0;在X ≥0的范围内存在竖直向上的匀强电场,场强为E=20N/C;在第一象限的某处有一圆形的匀强磁场区,磁场方向垂直纸面向外,磁感应强度B=2.5T。有一带电量q =+1.0×10-4C、质量m=2×10-4kg的微粒以v0=0.5m/s的速度从M点沿着x轴正方向飞入电场,恰好垂直经过y轴上的P点(图中未画出, yP>0),而后微粒经过第一象限某处的圆形磁场区,击中x轴上的Q点,速度方向与x轴正方向夹角为600。g取10m/s2。求:

1.场强E0的大小和方向;

2.P点的坐标及圆形磁场区的最小半径r;

3.微粒从进入最小圆形磁场区到击中Q点的运动时间(可以用根号及π等表示)

 

【答案】

 

1.60N/C

2.0.2m

3.

【解析】(1)E0方向向上------------------①

微粒穿过MN、NO区的时间分别为t1、t2,则---------②       

---------③

过MN区加速度a竖直向上,速度变化量大小为Δv:---------④     

过NO区:-----------⑤  且qE0-mg=ma-----------⑥

由① ~ ⑥得E0=60N/C------------⑦

(2)过N界偏移 ------⑧ 

--------⑨   

----⑩

由qE=mg------(11)得微粒飞入磁场做速度为v0的匀速圆周运动,设轨道半径为R,

-----(12)

--------------(13)

由几何关系得最小磁场区半径r=AC/2=R/2=0.2m-----------------------------(14)

 

 (3)磁场中运动时间-------------------------(15)

C~Q时间------(16)    

  由几何关系得CQ=-----(17)

-------------(18)

评分标准:每个式子各1分,共18分

 

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