题目内容

【题目】如图所示,在真空中的竖直平面内有一xoy平面直角坐标系,x轴下方有竖直向上的匀强电场,场强大小为E,且第三象限有垂直于纸面向外的水平匀强磁场;x轴上方有竖直向上的匀强电场,场强大小为。现有一电荷量的绝对值为q的带电小球,从第四象限中坐标值为(- 2 l0 A点以与y轴夹角θ = 30°的速度v0斜向左上运动,恰能沿直线运动并经过y轴上的N点进入第三象限,接着垂直于x轴进入第二象限。已知重力加速度为g,求:

1)带电小球的质量;

2)匀强磁场的磁感应强度;

3)带电小球从A点出发到第4次通过x轴时共经历的时间。

【答案】1;(2;(3)(+

【解析】

(1)AN恰能沿直线运动,必为匀速运动,故:

mg = qE

得:

m =

(2)进入第三象限后,合力等于洛伦兹力,做匀速圆周运动,由垂直于x轴进入第二象限及几何知识知,带电小球在磁场中做速率为v0的圆周运动的半径为:

r = l0

又由得:

(3)AN的时间为:

N点转过圆心角30°到达x轴的时间为:

带电小球进入第二象限后,做类竖直上抛运动,由

得:

(方向竖直向下)

在第二象限上升到最高点的时间为:

由对称性可知,从D回到C点所用时间为:

t4 = t3

在第三象限中从CP(半圆)所用时间为:

t5 =T = 6 t2

设从P点进入第二象限运动至最高点Q所用时间为t6,从Q点回到P第四次通过x轴所用时间为t7,易知:

t6 = t7 = t4 = t3

故带电小球从A点出发到第四次通过x轴时共经历的时间为:

t = t1 + t2 + t3 + t4 +t5 + t6 + t7

即:

t =+

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