如图所示,在地面附近,坐标系xOy在竖直平面内,空间有沿水平方向垂直纸面向里的匀强磁场,磁感强度大小为B,在x<0的空间内还有沿x轴负方向的匀强电场,场强大小为E,一个带

◎ 题目

如图所示,在地面附近,坐标系xOy在竖直平面内,空间有沿水平方向垂直纸面向里的匀强磁场,磁感强度大小为B,在x<0的空间内还有沿x轴负方向的匀强电场,场强大小为E,一个带正电的油滴经图中x轴上的M点,沿着与水平方向成α=30°角的方向斜向下做直线运动,进入x>0的区域,要使油滴进入x>0区域后能在竖直平面内匀速圆周运动,需在x>0的区域内加一个匀强电场,若带电油滴做圆周运动时通过x轴上的N点,且,求:

(1)油滴运动速率;
(2)在x>0空间内所加电场的场强大小和方向;
(3)油滴从x轴上的M点开始到达x轴上的N点所用的时间.

◎ 答案

(1)    (2)E′=E,方向竖直向上(3)

◎ 解析


试题分析:
(1)带电油滴在x<0区域受电场力qE,重力mg和洛伦兹力作用,油滴所受电场力、重力为恒力,则与运动方向垂直的洛仑兹力大小一定不变,因此油滴做匀速直线运动.则
,解得             ①
,则
(2)油滴进入x>0区域后,受电场力qE′、重力及洛伦兹力作用,要油滴做匀速圆周运动,qE′一定方向向上,且qE′=mg=qEcotα,则
E′=E,方向竖直向上.
(3)∠OPO1=30°,故∠PO1N=120°
O1为油滴做匀速圆周运动的圆心.
因为,所以,又,则
油滴从M点至P点时间
M点至N点时间
所以油滴从M点至N点时间
将②代入得
点评:本题考查带电粒子在匀强磁场中的运动,要掌握住半径公式、周期公式,画出粒子的运动轨迹后,几何关系就比较明显了.

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,在地面附近,坐标系xOy在竖直平面内,空间有沿水平方向垂直纸面向里的匀强磁场,磁感强度大小为B,在x<0的空间内还有沿x轴负方向的匀强电场,场强大小为E,一个带…”主要考查了你对  【带电粒子在复合场中的运动】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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