Question

【題目】在豎直平面內建立一平面直角坐標系xoy，x軸沿水平方向，如圖甲所示．第二象限內有一水平向右的勻強電場，場強為E1．坐標系的第一、四象限內有一正交的勻強電場和勻強交變磁場，電場方向豎直向上，場強E2=E1，勻強磁場方向垂直紙面．處在第三象限的發(fā)射裝置（圖中未畫出）豎直向上射出一個比荷=102C/kg的帶正電的粒子（可視為質點），該粒子以v0=4m/s的速度從－x上的A點進入第二象限，并以v1=8m/s速度從＋y上的C點沿水平方向進入第一象限．取粒子剛進入第一象限的時刻為0時刻，磁感應強度按圖乙所示規(guī)律變化（以垂直紙面向外的磁場方向為正方向），g="10" m/s2．試求：

（1）帶電粒子運動到C點的縱坐標值h及電場強度E1；

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

（3）要使帶電粒子通過C點后的運動過程中不再越過y軸，求交變磁場磁感應強度B0和變化周期T0的乘積應滿足的關系．

Answer 1

【答案】（1）、（2）、（3）

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

，

，，

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

使粒子從C點運動到D點，則有：

，

，

（3）當交變磁場周期取最大值而粒子不再越過y軸時可作如圖運動情形：

由圖可知

得