9. 在直角坐标系
xoy中,
x轴上方空间分布着竖直向上的匀强电场,场强大小为
。在第一象限(包括
x和
y轴的正方向)存在垂直坐标平面的周期性变化的磁场,磁感应强度的大小
,变化规律如图所示,规定垂直坐标平面向外为磁场正方向。一带量为+
q、质量为
m的小球
P被锁定在坐标原点,带电小球可视为质点。
t=0时刻解除对
P球的锁定,1s末带电小球
P运动到
y轴上的
A点。此后匀强电场方向不变,大小变为原来的一半。已知重力加速度为10m/s
2,求:
(1)小球
P运动到
A点时的速度大小和位移大小;
(2)定性画出小球
P运动的轨迹(至少在磁场中两个周期)并求出小球进入磁场后的运动周期;
(3)若周期性变化的磁场仅存在于某矩形区域内,区域左边界与
y轴重合,下边界与过
A点平行于
x轴的直线重合。为保证带电小球离开磁场时的速度方向沿
y轴正方向,则矩形磁场区域的水平及竖直边长应同时满足什么条件?