Question

如圖甲所示，水平直線MN下方有豎直向上的勻強電場，場強E＝×10 ⁴ N／C�，F將一重力不計、比荷＝10⁶ C／kg的正電荷從電場中的O點由靜止釋放，經過t₀＝1×10^－5s后，通過MN上的P點進入其上方的勻強磁場。磁場方向垂直于紙面向外，以電荷第一次通過MN時開始計時，磁感應強度按圖乙所示規律周期性變化。

   （1）求電荷進入磁場時的速度v₀；

   （2）求圖乙中t＝2×10^－5s時刻電荷與P點的距離；

   （3）如果在P點右方d＝105 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

_{【解析】  （1）電荷在電場中做勻加速直線運動，則}

_（1分）

（1分）

_{代入數據解得}（1分）

_{（2）當時，電荷運動的半徑}（1分）

周期（1分）

_{當時，電荷運動的半徑}（1分）

周期（1分）

_{故電荷從時刻開始做周期性運動，其運動軌跡如圖所示。}（1分）

_{時刻電荷先沿大圓軌跡運動四分之一個周期再沿小圓軌跡運動半個周期，與點的水平距離為}（2分）

_{（3）電荷從點開始，其運動的周期為，根據電荷的運動情況可知，電荷每一個周期向右沿運動的距離為40 cm，故電荷到達擋板前運動的完整周期數為2個，沿運動的距離=80 cm，最后25 cm的距離如圖所示，設正電荷以角撞擊到擋板上，有（2分）}

（2分）

解得（1分）

_{故電荷從點出發運動到擋板所需的總時間}

_（2分）

解得_（1分）