(14分)如图所示,在平面内水平和竖直的虚线L1、L2将平面分为四个区域,L2的左侧有一随时间变化的匀强电场,电场的变化情况如图所示(图象中场强大小E0为已知量,其他量均为未

◎ 题目

(14分)如图所示,在平面内水平和竖直的虚线L1L2将平面分为四个区域,L2的左侧有一随时间变化的匀强电场,电场的变化情况如图所示(图象中场强大小E0为已知量,其他量均为未知),电场强度方向与L1平行且水平向右。L2的右侧为匀强磁场,方向垂直纸面向外。现将一绝缘挡板放在第一个区域内,其与L1L2的交点MNO点的距离均为2b。在图中距L1bL2为4bA点有一粒子源,可以发射质量为m,电荷量为+q的粒子(粒子的初速度近似为零,不计重力),粒子与挡板碰后电荷量不变,速度大小不变,方向变为平行于L2,当粒子第一次到达理想边界L2时电场消失,粒子再次与挡板碰撞的同时匀强电场恢复且粒子源发射下一个粒子,如此重复。
 
(1)求粒子第一次到达边界L2时的速度大小及速度方向与虚线L1的夹角;
(2)若粒子源在t=0时刻发射一粒子,粒子进入右面磁感应强度为B0的匀强磁场中,恰好打在挡板M处。求坐标轴中的T1T2的值分别是多少?

◎ 答案

(1) (2)

◎ 解析


试题分析:(1)方法一:设粒子与板作用前的瞬间,速率为v0,由动能定理有
........2分(这个方程也可以用下面两个方程代替
,每个方程1分;或写作每个方程1分)

粒子与挡板碰后在电场中做类平抛运动
........2分(其中只列出给1分)
 
粒子到达L2时垂直于L2的速度大小
........1分(方程也可写作
粒子到达L2时的速度大小为
........1分
粒子第一次达到L2的速度与L1方向的夹角
........1分    
........1分
方法二:  根据动能定理 ........3分
........1分
........2分(这个方程也可以用下面两个方程代替,每个方程1分;或写作每个方程1分)
........1分   
........1分
方法三:  根据动能定理 ........3分
........1分
........1分(,给1分)      
 
粒子到达L2时垂直于L2的速度大小
........1分(方程也可写作
........1分    
........1分
(2)粒子碰到挡板前的时间
........1分 (无论前面采用什么方法做的,这一问中只要体现出时间t
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