题目内容
设在地面上方的真空室内,存在匀强电场和匀强磁场.已知电场强度和磁感强度的方向相同,电场强度的大小E=4.0V/m,磁感应强度的大小B=0.15T.今有一个带负电的质点以v=20m/s的速度在此区域内沿垂直场强方向做匀速直线运动,求此带电质点的电荷量与质量之比q/m以及磁场的所有可能方向(角度可用反三角函数表示)。
解:由于带电质点做匀速直线运动,其所受的重力、电场力、洛伦兹力的合力必定为零,且三力处在同一竖直平面内(因重力竖直向下).又E、B方向一致,带电质点沿垂直场强方向运动,则电场力和洛伦兹力的方向互相垂直,且合力竖直向上,大小等于质点的重力.如图8―7所示仅表示质点沿垂直纸面向外运动时的受力情况,其中由于质点带负电,所受电场力的方向与场强
的方向相反.设场强方向与重力方向的夹角为
,则有:
……(1)
… …(2)
由(1)解得带电质点的荷质比为
=1.96C/kg 由(2)解得
,即
由于满足题意要求的是一个立体空间的问题,凡是场强方向与重力方向之间夹角满足
,且斜向下方的一切解均能满足本题要求,都是磁场的可能方向.
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