如图所示,在竖直平面xOy内,x轴下方存在足够大的匀强电场,电场强度为E、方向竖直向下,同时存在方向垂直纸面向里的匀强磁场.将一个带电小球从y轴上A(0,L)点以大小为v0水平

◎ 题目

如图所示,在竖直平面xOy内,x轴下方存在足够大的匀强电场,电场强度为E、方向竖直向下,同时存在方向垂直纸面向里的匀强磁场.将一个带电小球从y轴上A(0,L)点以大小为v0水平速度平抛出去(v0 未知),小球穿过x轴上C点(2L,0)后,恰好做匀速圆周运动,经过磁场回旋后再次返回A点.设重力加速度为g,空气阻力不计.
(1)判断小球带正电还是带负电,并画出该小球的运动轨迹
(2)求带电小球的初速度v0的大小
(3)求磁场的磁感应强度B的大小
(4)求小球从A点出发到再次回到A点所用的时间.
魔方格

◎ 答案


魔方格
(1)小球穿过x 轴后恰好做匀速圆周运动,有qE=mg故小球带负电.
画出小球运动的轨道示意图.
(2)由平抛运动的规律可知:
2L=v0t            
L=
1
2
gt2

解得v0=

2gL

(3)设小球经过C点时的速度为v,
从A到C:2L=
v 0
t,L=
0+vy
2
t

v=

2
v0

速度方向与x轴正方向成45°向下
  根据几何关系得r=2

2
L

从C到D,根据牛顿第二定律qvB=m
v2
r

解得:B=
v0E
2gL
=
E

2gL

(4)从A到C,小球第一次经过x轴,所用时间为t1=

2L
g

从C到D,小球第二次经过x轴,
所用时间为t2,T=
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2πm
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