解答:
解:(1)微粒受到的电场力:F电=qE=8×10?3N
mg=8×10-3N
所以:F电=mg
所以微粒做匀速圆周运动
qvB1=m
代入数据得:R1=0.6m
周期T===10π
从乙图可知
0--5πs 匀速圆周运动,微粒运行半个圆周后到点C:,
XC=-0.8m,yc=2R1=1.2m
5πs--10πs 向左做匀速运动,位移大小S1=v?=π≈1.8m
运动到D点:xD=-2.6m,yD=1.2m
10πs--15πs(s) 微粒又向上做匀速圆周运动
运动到E点:xE=-2.6m;yE=4R1=2.4m
微粒向上做匀速圆周运动的过程中在圆弧的顶点离开y轴的距离最大,最大为:
xm=-2.6-R=-3.2m
此后微粒做匀速运动到达A点:yA=4R1=2.4m
轨迹如图所示
(2)微粒穿过圆形磁场要求偏转角最大,必须入射点与出射点连线为磁场圆的直径
微粒进入圆形磁场做匀速圆周运动的半径为R2==0.6m
因为R2=2r
所以最大偏转角为θ′=60°
所以圆心的位置:x=0.3m,y=s′?rcos60°=2.4?0.3×=2.25m
(3)微粒在磁场中运动的时间:t1=T==π≈5.23s
微粒射出磁场后做匀速直线运动如图
因yB=s′-2rcos60°=2.4-0.30=2.10m
微粒射出B点的y方向的速度:vy=vsin60°=0.06≈0.104m/s
t2==20.2
t=t1+t2=25.4s≈25s
答:(1)微粒在第二像限运动过程中离y轴的最大距离3.2m;离开x轴的最大距离2.4m;
(2)若微粒穿过y轴右侧圆形磁场时,速度方向的偏转角度最大,求此圆形磁场的圆心坐标(0.3m、2.25m)
(3)若微粒以最大偏转角穿过磁场后,击中x轴上的M点,微粒从射入圆形磁场到击中M点的运动时间为25s.