Question

【題目】在豎直平面內(nèi)建立一平面直角坐標(biāo)系xoy，x軸沿水平方向，如圖甲所示．第二象限內(nèi)有一水平向右的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)為E1．坐標(biāo)系的第一、四象限內(nèi)有一正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)交變磁場，電場方向豎直向上，場強(qiáng)E2=E1，勻強(qiáng)磁場方向垂直紙面．處在第三象限的發(fā)射裝置（圖中未畫出）豎直向上射出一個(gè)比荷=102C/kg的帶正電的粒子（可視為質(zhì)點(diǎn)），該粒子以v0=4m/s的速度從－x上的A點(diǎn)進(jìn)入第二象限，并以v1=8m/s速度從＋y上的C點(diǎn)沿水平方向進(jìn)入第一象限．取粒子剛進(jìn)入第一象限的時(shí)刻為0時(shí)刻，磁感應(yīng)強(qiáng)度按圖乙所示規(guī)律變化（以垂直紙面向外的磁場方向?yàn)檎�方向）�?/span>g="10" m/s2．試求：

（1）帶電粒子運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的縱坐標(biāo)值h及電場強(qiáng)度E1；

（2）＋x軸上有一點(diǎn)D，OD=OC，若帶電粒子在通過C點(diǎn)后的運(yùn)動(dòng)過程中不再越過y軸，要使其恰能沿x軸正方向通過D點(diǎn)，求磁感應(yīng)強(qiáng)度B0及其磁場的變化周期T0；

（3）要使帶電粒子通過C點(diǎn)后的運(yùn)動(dòng)過程中不再越過y軸，求交變磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B0和變化周期T0的乘積應(yīng)滿足的關(guān)系．

Answer 1

【答案】（1）、（2）、（3）

【解析】試題分析：（1）將粒子在第二象限內(nèi)的運(yùn)動(dòng)分解為水平方向和豎直方向，在豎直方向上做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，在水平方向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)．則有

，

，，

（2），所以帶電的粒子在第一象限將做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)粒子運(yùn)動(dòng)圓軌道半徑為R，周期為T，則可得

使粒子從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)，則有：

，

，

（3）當(dāng)交變磁場周期取最大值而粒子不再越過y軸時(shí)可作如圖運(yùn)動(dòng)情形：

由圖可知

得