综合题20.0分
物理

如图甲,空间四个区域分布着理想边界的匀强电场和匀强磁场:L1L2之间有竖直向上的匀强电场E1L2L3之间有平形于L2的交变电场E2E2随时间变化的图象如图乙所示(设向右为正方向),L3L4之间有匀强磁场B1L4上方有匀强磁场B2B2=2B1,边界L4上某位置固定一绝缘挡板P(厚度不计,且粒子与挡板碰撞没有能量损失),P的中垂线与L1交于O点。t=0时刻在O点释放一带正电粒子(不计重力),粒子经电场E1加速后进入电场E2,经E2偏转后进入磁场B1 ,在磁场B1中恰好绕P的中点做圆周运动,此后又恰好回到O点,并做周期性运动,已知量有:粒子的质量为m=10-10kg,电荷量为q=10-10C,E1=1000V/m,E2=100V/m, L1L2的间距d1=5cm,L2L3的间距d2=m 。

求:

16.粒子进入电场E2时的速度v0

17.磁感应强度B1的大小

18.若粒子在t=T时刻刚好返回O点,则T的值是多少?

第1小题正确答案及相关解析

正确答案

考查方向

本题主要考查了带电粒子在电磁场中的运动

易错点

1、在电场中和磁场中运动时不注意粒子电性而将正负电荷受力方向搞反导致轨迹错误。

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

解析

(2)粒子在L2与L3间经电场E2偏转,做类平抛运动,设粒子偏转时间为t2,偏转加速度为a2,越过L3时速度为v,其沿L3的分速度为vx,有:

,得                                     (2分)

   (2分)

设粒子越过L3时离OP的距离为x,且与L3的夹角为θ ,有:

θ=30°                          (1分)

故粒子在磁场B1中做圆周运动的半径为:

                                                 (1分)

考查方向

本题主要考查了带电粒子在电磁场中的运动

解题思路

2、在电场运动求出粒子的速度,在磁场中根据几何关系求出粒子的轨道半径,再根据,磁感应强度B1的大小

易错点

2、在磁场中运动时两个磁场的大小不同,计算时间的半径时应出错。

第3小题正确答案及相关解析

正确答案

解析

(3)据题意,粒子在0—0.5T内运动到P点,轨迹关于OP对称

在电场E1中运动的时间为:

在电场E2中运动的时间为:

在磁场B1中运动的时间为:                  (2分)

在磁场B2中运动的时间为:                        (2分)

故有:             (2分)

考查方向

本题主要考查了带电粒子在电磁场中的运动

解题思路

3、画出粒子的轨迹,根据周期性分段求出各段时间再求和总时间T

易错点