题目内容
在一真空室内存在着匀强电场和匀强磁场,电场的方向与磁场的方向相同,已知电场强度E=40.0V/m,磁感应强度B=0.30T,如图所示,在真空室内建立O—xyz三维直角坐标系,其中z轴竖直向上。质量m=1.0×10-4Kg、带负电的质点以速度v0=100m/s沿+x方向做匀速直线运动,速度方向与电场、磁场方向垂直,取g=10m/s2。
(1)求质点所受电场力与洛伦兹力的大小之比
(2)求带电质点的电荷量
(3)若在质点通过O点时撤去磁场,求经过t=0.20s时,带电质点的位置坐标。
【答案】
(1)(2)(3)(20m,9.6cm,-7.2cm)
【解析】(1)电场力与洛伦兹力大小之比
(2)电场力与场强方向相同,洛伦兹力与磁感应强度方向垂直,带电质点受到电场力和洛伦兹力的合力与重力平衡,故磁场和电场方向平行yOz平面,与-y方向成53度斜向下。
,解得
(3)撤去磁场后,带电质点在沿x轴方向上做匀速直线运动,经过时间t=0.20s沿x轴方向上的位移
带电质点受到恒定的合力,其大小等于洛伦兹力,方向与洛伦兹力的方向相反,由几何关系可知质点受合力方向与+y轴方向成37度斜向下。
质点的加速度
在t=0.20s内,沿此方向的位移
位移s在y轴方向的分量
位移s在z轴方向的分量
所以,经过时间t=0.20s,质点的位置坐标为 (20m,9.6cm,-7.2cm)
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