题目内容

【题目】如图所示,空间中存在着水平向右的匀强电场,电场强度大小为,同时存在着水平方向的匀强磁场,其方向与电场方向垂直,磁感应强度大小B=0.5 T。有一带正电的小球,质量m=1×10–6 kg,电荷量q=2×10–6 C,正以速度v在图示的竖直面内做匀速直线运动,当经过P点时撤掉磁场(不考虑磁场消失引起的电磁感应现象),取g=10 m/s2。求:

(1)小球做匀速直线运动的速度v的大小和方向;

(2)从撤掉磁场到小球再次穿过P点所在的这条电场线经历的时间t。

【答案】(1)v=20 m/s 速度v的方向与电场E的方向之间的夹角为θ=60° (2) t==3.5 s

【解析】(1)小球做匀速直线运动时,受力如图,

其所受的三个力在同一平面内,合力为零,则有:

带入数据解得:

速度v的方向与电场E的方向之间的夹角满足

解得:,则

(2)撤去磁场后,由于电场力垂直于竖直方向,它对竖直方向的分运动没有影响,以P点为坐标原点,竖直向上为正方向,小球在竖直方向上做匀减速直线运动,其初速度为

若使小球再次穿过P点所在的电场线,仅需小球的竖直方向的分位移为零,则有:

联立解得

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