题目内容

如图所示,直角坐标系在竖直平面内,轴正方向竖直向上,直线轴成角,轴上下分别有水平向左的匀强电场和竖直向上的匀强电场,且电场强度N/C,轴下方还存在垂直于平面向里的匀强磁场,磁感应强度=10T。现有一质量1.0×10-5kg、电荷量C的带正电质点在直线上的点由静止释放,两点间的距离m,重力加速度取10m/s.求:

       (1)质点第一次进入磁场区域时的速度.

       (2)质点第一次在磁场区域内运动的时间.

       (3)质点第一次回到直线上时的位置离原点的距离.

(1) m/s.  (2)0.471s   (3)0.13m


解析:

(1)粒子在电场中运动时

       重力:N,方向竖直向下(1分)

       电场力:N,方向水平向左(1分)

       N,方向沿方向(2分)

       粒子的加速度:m/s2m/s2(2分)

       设粒子刚进入磁场时的速度为,则:

       (2分)

       解得:m/s.(1分)

(2)如图所示,粒子在磁场中重力与电场力平衡,做匀速圆周运动,其周期为:

       s(2分)

       粒子从进入磁场区域开始到离开磁场区域所经历的时间为:

       s.(2分)

(3)粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为:

       m=0.2m(2分)

       由几何知识可知,粒子重新进入轴上方后做类平抛运动,回到直线上所用的时间为:

       s(2分)               

粒子垂直速度方向上运动的距离为:

       mm(3分)

       粒子第一次回到直线的位置离原点的距离为:

       mm.(2分)

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