Question

【題目】如圖甲所示，水平直線MN下方有豎直向上的勻強電場，現將一重力不計、比荷＝1×106C/kg的正電荷置于電場中的O點由靜止釋放，經過后，電荷以v0＝1.5×104m/s的速度通過MN進入其上方的勻強磁場，磁場與紙面垂直，磁感應強度B按圖乙所示規律周期性變化(圖乙中磁場以垂直紙面向外為正，以電荷第一次通過MN時為t＝0時刻)．

(1)求勻強電場的電場強度E；

(2)求圖乙中t＝時刻電荷與O點的水平距離；

(3)如果在O點右方d＝68 cm處有一垂直于MN的足夠大的擋板，求電荷從O點出發運動到擋板所需的時間．

Answer 1

【答案】（1）(2)(3)

【解析】

⑴電荷在電場中做勻加速直線運動，設其在電場中運動的時間為，有：

解得：（4分）

⑵當磁場垂直紙面向外時，電荷運動的半徑：

周期（1分）

當磁場垂直紙面向里時，電荷運動的半徑：

周期（1分）

故電荷從t=0時刻開始做周期性運動，其運動軌跡如圖所示。

×10-5s時刻電荷與O點的水平距離：Δd=="4cm " （2分）

⑶電荷從第一次通過MN開始，其運動的周期為：

根據電荷的運動情況可知，電荷到達檔板前運動的完整周期數為15個，有：

電荷沿ON運動的距離：s="15Δd=60cm "

故最后8cm的距離如圖所示，有：

解得：則（2分）

故電荷運動的總時間：