
(2023·海南省直辖县级单位·嘉积中学校考一模)如图甲所示,y轴左侧空间有方向水平向右、电场强度大小为E的匀强电场;y轴右侧空间有垂直xOy平面向里的匀强磁场,同时还有沿y轴负方向的匀强电场(图中未画出)。磁感应强度随时间变化规律如图乙所示(图中量均为未知)。时刻,一质量为m、电荷量为
(
)的带电粒子在x轴上的M点由静止释放,已知
。
时刻,粒子到达N点(
,L),速度大小为
,方向沿x轴正方向,此时撤去所有电场。
时刻,粒子经过x轴上
点,速度沿x轴正方向。不计粒子重力,求:
(1)y轴右侧的电场强度大小;
(2)的最小值;
(3)当取最小值时,
对应的值。
【答案】 (1);(2)
;(3)
(
,2,3……)
【解析】(1)设y轴右侧的电场强度大小为,带电粒子由M到N的运动过程中,由动能定理有
解得
(2)如图所示
时间内,粒子在小的虚线圆上运动,
时刻粒子从C点切入大圆,大圆最大半径为
,相应小圆最大半径为R,由几何关系可得
由牛顿第二定律得
解得
(3)当取最小值时,带电粒子由C点到经过x轴上
点的时间
满足
(
,2,3……)
解得
(
,2,3……)
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