如图所示,虚线lll2、将无重力场的空间分成三个区域,I区内存在水平向右的匀强电场E和垂直纸面向里的匀强磁场Bl,Ⅱ区内以水平线CO为分界,上方存在着竖直向上的匀强电场E2,
◎ 题目
如图所示,虚线 lll2、将无重力场的空间分成三个区域,I 区内存在水平向右的匀强电场E和垂直纸面向里的匀强磁场Bl,Ⅱ区内以水平线 CO 为分界,上方存在着竖直向上的匀强电场E2,下方存在着竖直向下的匀强电场E3Ⅲ区内存在以l2为左边界、右边无界的垂直纸面向里的匀强磁场B2,在 I 区内有一段粗糙、长为 L 的水平放置塑料直管道 AC,一可视为质点的带正电小球(直径比管内径略小)的质量为 m、带电量为 q,现将小球从管道内 A 处由静止释放,运动至管道内离 A 点距离为 L0 的 B 点处时达到稳定速度 v0,后进入Ⅱ区向下偏转,从边界l2上的 D 点进入Ⅲ区,此时速度方向与水平方向的夹角为β,最后小球恰能无碰撞的从 C处进入管道.已知:
( l )小球在管道内运动的稳定速度 v0 值; ( 2 )Ⅲ区内匀强磁场 B2的值; ( 3 )从 A 处开始至从 C 处进入管道的过程中,小球的运动时间t. |
◎ 答案
(1)小球在管道内达到稳定速度时,合力为零,在水平方向上有: qE1=μqv0B1 解得:v0=
(2)小球在从C到D的过程中,做类平抛运动,设加速度为a,在D点时竖直方向上的分速度为vy,OD间的距离为d,在D点时,速度关系为: tanβ=
代入数据解得: vy=
在竖直方向上,由运动学公式有:
由牛顿运动定律有: qE3=ma 以上两式联立并代入数据得: d=0.5m 根据题意,为保证小球能无碰撞的从C处进入管道,小球在Ⅲ区内做匀速圆周运动的圆弧是关于CO对称的,圆心O'必在CO的延长线上.(如图所示) 由几何关系得: R=
vD= |