题目内容

(09年湖南十二校联考)(13分)如图所示,在同时存在匀强电场和匀强磁场的空间中取正交坐标系Oxyzx轴正方向水平向右,y轴正方向竖直向上)。匀强磁场方向与Oxy平面平行,且与x轴的夹角为,重力加速度为g

(1)一质量为m、电荷量为的带电质点沿平行于z轴正方向以速度v0做匀速直线运动,求满足条件的电场强度的最小值及对应的磁感应强度

(2)当同样的带电质点沿平行于z轴负方向以速度v0通过y轴上的点时,改变电场强度大小和方向,同时改变磁感应强度的大小,要使带点质点做匀速圆周运动且能够经过x轴,问电场强度E和磁感应强度B大小各满足什么条件?

 

解析:(1)如图所示,带电质点在重力mg(大小及方向均已知)、洛伦兹力qv0B(方向已知)、电场力qE(大小及方向均未知)的作用做匀速直线运动。根据力三角形知识分析可知:当电场力方向与磁场方向相同时,场强有最小值

根据物体的平衡规律有

 

                     (1分)

 

                     (1分)

 

解得                     (2分)

 

                          (2分)

 

(2)当电场力和重力平衡时,带点质点才能只受洛伦兹力作用做匀速圆周运动

 

则有:                 (1分)

 

得:                   (1分)

 

要使带电质点经过x轴,圆周的直径为   (2分)

 

根据(1分)

 

                           (2分)

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