感应电流:
时则有:
边刚进入磁场时受到的安培力:根据牛顿第二定律可得:代入数据可得:(2)
边刚离开磁场边界
代入数据可得
(3)根据能量守恒可得:
代入数据可得
12.如图甲所示,空间存在一范围足够大、方向垂直于竖直平面小为B。让质量为m,电荷量为q(重力加速度为g。
向里匀强磁场,磁感应强度大
平面入射。不计粒子重力,
)的粒子从坐标原点O沿
(1)若该粒子沿y轴负方向入射后,恰好能过经x轴上的A(a,0)点,求粒子速度的大小; (2)若该粒子以速度v沿y轴负方向入射的同时,一不带电的小球从x轴上方某一点平行于x轴向右抛出,二者经过时间
恰好相遇,求小球抛出点的纵坐标;
(3)如图乙所示,在此空间再加入沿y轴负方向、大小为E的匀强电场,让该粒子改为从O点静止释放,研究表明:粒子
平面内将做周期性运动,其周期
,且在任一时刻,粒子速度
的水平分量与其所在位置的y轴坐标绝对值的关系为。若在粒子释放的同时,另有一不
恰好相遇,求小球抛出
带电的小球从x轴上方某一点平行于x轴向右抛出,二者经过时间点的纵坐标。
的
【答案】(1) 【解析】
(2) (3)
【详解】解:(1)由题意可知,粒子做匀速圆周运动的半径为,有:
洛伦兹力提供向心力,有:
解得:
(2)洛伦兹力提供向心力,又有:解得:
粒子做匀速圆周运动的周期为T,有:则相遇时间为:
在这段时间粒子转动的圆心角为,有:如图所示,相遇点的纵坐标绝对值为:小球抛出点的纵坐标为:
(3)相遇时间:
由对称性可知相遇点在第二周期运动的最低点 设粒子运动到最低点时,离轴的距离为由动能定理,有:联立解得:
,水平速度为
故小球抛出点的纵坐标为: