题目内容

【题目】如图所示,在竖直平面内的xoy直角坐标系中,MN与水平x轴平行,在MNx轴之间有竖直向上的匀强电场和垂直坐标平面水平向里的匀强磁场,电场强度E=2N/C,磁感应强度B=1T,从y轴上的P点沿x轴方向以初速度v0=1m/s水平抛出一带正电的小球,小球的质量为m=2×10-6kg,电荷量q=1×10-5C,g10m/s2。已知P点到O点的距离为d0=0.15m,.MNx轴距离为d=0.20m.(π=3.14,=1.414,=1.732,结果保留两位有效数字)

(1)求小球从P点运动到x轴时速度方向与x轴正方向的夹角θ;

(2)求小球从P点运动至MN边界所用的时间;

(3)当小球从P点运动到x轴时撤去电场,求小球到达MN边界时的速度。

【答案】(1)60°(2)(3),与水平方向成45°

【解析】(1)由平抛运动的规律,小球做平抛运动的时间为t1,进入磁场的速度为v,进入磁场时速度与x轴的夹角为,则

,解得

解得

(2)小球进入电磁场区域时,

故小球作匀速圆周运动,设轨迹半径为r,则解得

由几何关系,小球运动到MN时轨迹与MN相切,在电磁场中运动的时间

小球从P点运动到MN所用时间

(3)撤去电场后小球运动至MN时速度大小为v1,方向与水平方向成角,

由动能定理解得

取小球在水平方向上的运动分析,由动量定理:

解得

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