题目内容
(1)求此区域内电场强度的大小和方向.
(2)若某时刻微粒在场中运动到P点时,速度与水平方向的夹角为60°,且已知P点与水平地面间的距离等于其做圆周运动的半径.求该微粒运动到最高点时与水平地面间的距离.
(3)当带电微粒运动至最高点时,将电场强度的大小变为原来的1/2(不计电场变化对原磁场的影响),且带电微粒能落至地面,求带电微粒落至地面时的速度大小.
(1)mg/q 方向竖直向上(2)(3)
(1)由于带电微粒可以在电场、磁场和重力场共存的区域内沿竖直平面做匀速圆周运动,表明带电微粒所受的电场力和重力大小相等、方向相反。
因此电场强度的方向竖直向上 ………………………… 2分
设电场强度为E,则有mg=qE,即E=mg/q ………………………… 3分
(2)设带电微粒做匀速圆周运动的轨道半径为R,根据牛顿第二定律和洛仑兹力公式有 qvB=mv2/R,解得R= …………………………4分
依题意可画出带电微粒做匀速圆周运动的轨迹,由如图所示的几何关系可知,
该微粒运动最高点与水平地面间的距离
hm=5R/2= ………………………… 2分
(3)将电场强度的大小变为原来的1/2,则电场力变为原来的1/2,即F电=mg/2
带电微粒运动过程中,洛仑兹力不做功,所以在它从最高点运动至地面的过程中,只有重力和电场力做功。设带电微粒落地时的速度大小为vt,根据动能定理有
mghm-F电hm=mvt2-mv2 …………………………3分
解得: ………………………… 2分
因此电场强度的方向竖直向上 ………………………… 2分
设电场强度为E,则有mg=qE,即E=mg/q ………………………… 3分
(2)设带电微粒做匀速圆周运动的轨道半径为R,根据牛顿第二定律和洛仑兹力公式有 qvB=mv2/R,解得R= …………………………4分
依题意可画出带电微粒做匀速圆周运动的轨迹,由如图所示的几何关系可知,
该微粒运动最高点与水平地面间的距离
hm=5R/2= ………………………… 2分
(3)将电场强度的大小变为原来的1/2,则电场力变为原来的1/2,即F电=mg/2
带电微粒运动过程中,洛仑兹力不做功,所以在它从最高点运动至地面的过程中,只有重力和电场力做功。设带电微粒落地时的速度大小为vt,根据动能定理有
mghm-F电hm=mvt2-mv2 …………………………3分
解得: ………………………… 2分
练习册系列答案
相关题目