如图所示,直角坐标系xOy位于竖直平面内,在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场,磁场的磁感应为B,方向垂直xOy平面向里,电场线平行于y轴.一质量为m、电荷量为q的带正电的
◎ 题目
如图所示,直角坐标系xOy位于竖直平面内,在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场,磁场的磁感应为B,方向垂直xOy平面向里,电场线平行于y轴.一质量为m、电荷量为q的带正电的小球,从y轴上的A点水平向右抛出,经x轴上的M点进入电场和磁场,恰能做匀速圆周运动,从x轴上的N点第一次离开电场和磁场,MN之间的距离为L,小球过M点时的速度方向与x轴的方向夹角为θ.不计空气阻力,重力加速度为g,求 (1)电场强度E的大小和方向; (2)小球从A点抛出时初速度v0的大小; (3)A点到x轴的高度h. |
◎ 答案
(1)小球在电场、磁场中恰能做匀速圆周运动,说明电场力和重力平衡,则有 qE=mg,得到E=
重力的方向竖直向下,则电场力方向竖直向上,由于小球带正电,故电场强度方向竖直向上. (2)小球做匀速圆周运动,设其设半径为r,由几何关系知 r=
小球做匀速圆周运动的向心力由洛仑兹力提供,设小球做圆周运动的速率为v,有 qvB=m
由速度分解知 v0=vcosθ 代入得到 v0=
(3)根据机械守恒定律,有 mgh+
将v0,v代入得到h=
答:(1)电场强度E的大小为 |