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dE0mvg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.


 解析:(1)微粒做直线运动,则mgqE0qvB

微粒做圆周运动,则mgqE0

联立①、②得q

B

(2)设微粒从N1运动到Q的时间为t1,做圆周运动的周期为t2,则vt1

qvBm

Rvt2

联立③④⑤⑥⑦得t1t2

电场变化的周期Tt1t2

(3)若微粒能完成题述的运动过程,要求d≥2R

联立③④⑥得R

设在N1Q段直线运动的最短时间为t1 min,由⑤⑩⑪得t1 min

t2不变,T的最小值Tmint1 mint2.

答案:(1)q B (2) (3)


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