题目内容
设在地面上方的真空室内存在匀强电场和匀强磁场,已知电场强度和磁感应强度的方向是相同的.电场强度的大小为E=4.0 V/m,磁感应强度的大小为B=0.15 T.今有一带负电的质点,以v=20 m/S的速度在此区域内沿垂直场强的方向做匀速直线运动.求此带电质点的电量与质量之比q/m以及磁场的所有可能方向.(角度可用反三角函数表示)
磁场是沿着与重力方向夹角θ=arctan0.75,且斜向下方的一切方向.
解析:
根据带电质点做匀速直线运动的条件,得知此带电质点所受的重力、电场力和洛伦兹力的合力必定为零.由此推知此三个力在同一竖直平面内,如图15-5-12所示,质点的速度垂直纸面向外.
图15-5-12
由合力为零的条件,可得:
求得带电质点的电量与质量之比
代入数据得
因质点带负电,电场方向与电场力方向相反,因而磁场方向也与电场力方向相反.设磁场方向与重力方向之间夹角为θ,则有:qEsinθ=qvBcosθ
解得tanθ=vB/E=20×0.15/4.0,θ=arctan0.75
即磁场是沿着与重力方向夹角θ=arctan0.75,且斜向下方的一切方向.
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