(22分)如图所示,在一二象限内范围内有竖直向下的运强电场E,电场的上边界方程为。在三四象限内存在垂直于纸面向里、边界方程为的匀强磁场。现在第二象限中电场的上边界有许

◎ 题目

(22分)如图所示,在一二象限内范围内有竖直向下的运强电场E,电场的上边界方程为。在三四象限内存在垂直于纸面向里、边界方程为的匀强磁场。现在第二象限中电场的上边界有许多质量为m,电量为q的正离子,在处有一荧光屏,当正离子达到荧光屏时会发光,不计重力和离子间相互作用力。

(1)求在处释放的离子进入磁场时速度。
(2)若仅让横坐标的离子释放,它最后能经过点,求从释放到经过点所需时间t.
(3)若同时将离子由静止释放,释放后一段时间发现荧光屏上只有一点持续发出荧光。求该点坐标和磁感应强度

◎ 答案

(1)(2)
(3)

◎ 解析


试题分析:
(1)于x处释放离子,由动能定理得       (2分)
得离子进入磁场时的速度                               (2分)
(2)由(1)得在处释放的离子到达x轴时速度为
                                   (1分)
从释放到到达x轴时间为         (1分)
第一种情况:离子直接从经磁场达处。
在磁场中经历半圆时间       (1分)
总时间                              (1分)
第二种情况:离子直接从经磁场达处进入电场返回磁场再到
易得在磁场中时间仍然为                        (2分)
在电场中时间为                                  (1分)
总时间为                         (1分)
(3)在磁场B中                                     (2分)
所以运动半径                                (2分)
可以看出,B一定时,必有, 当时,(离子经磁场偏转从逼近原点出磁场)因此,所有离子都从原点(0,0)点出磁场,击中荧光屏上  (2分)
则有 (2分)
因为  所以                           (2分)

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