试题分析:(1)由于带电微粒可以在电场、磁场和重力场共存的区域内沿竖直平面做匀速圆周运动,表明带电微粒所受的电场力和重力大小相等、方向相反。
因此电场强度的方向竖直向上 ……………………………………………… 1分
设电场强度为
E,则有
mg=qE,即
E=mg/q……………………………… 2分
(2)设带电微粒做匀速圆周运动的轨道半径为
R,根据牛顿第二定律和洛仑兹力公式有
qvB=mv2/
R, 解得R
=……………………………………2分
依题意可画出带电微粒做匀速圆周运动的轨迹,由如图所示的几何关系可知,该微粒运动最高点与水平地面间的距离
hm=
=
……………………………………………………1分
(3)将电场强度的大小变为原来的
,则电场力变为原来的
,即
F电=
mg带电微粒运动过程中,洛仑兹力不做功,所以在它从最高点运动至地面的过程中,只有重力和电场力做功。设带电微粒落地时的速度大小为
vt,
根据动能定理有
mghm-
F电hm=
mvt2-
mv2…………………2分
解得:
vt=
………………………………………………1分
点评:做此类问题需要先画出粒子的运动轨迹,结合几何知识,求出半径关系