题目内容

如图所示,坐标系xOy在竖直平面内,空间有沿水平方向垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B,在x>0的空间里有沿x轴正方向的匀强电场,场强的大小为E,一个带正电的小球经过图中的x轴上的A点,沿着与水平方向成= 300角的斜向下做直线匀速运动,经过y轴上的B点进人x<0的区域,要使小球进入x<0区域后能在竖直面内做匀速圆周运动,需在x<0区域另加一匀强电场,若带电小球做圆周运动通过x轴上的C点(图中未标),且,设重力加速度为g,求:
①小球运动速率的大小;
②在x<0的区域所加电场大小和方向;
③小球从B点运动到C点所用时间及的长度.
(15分)解:①小球从A运动到B的过程中,小球受重力、电场力和洛伦兹力作用而处于平衡状由题设条件知 (2分)所以小球的运动速率为 (2分)②小球在x<0的区域做匀速圆周运动,则小球的重力与所受的电场力平衡,洛伦兹力提供做圆周运动的向心力.则,又tan 300=. (2分)所以,方向竖直向上. (2分)③如图所示,连接BC,过B作AB的垂线交x轴于.因为=300,所以在△AB 中∠AB=600,又,故∠OCB==300,所 以∠CB=300, ,则为小球做圆周运动的圆心.设小球做圆周运动的半径为R,周期为T,则=R,且 , , (2分)由于∠CB=1200,小球从点B运动到点C的时间为 (2分)又∠BO=300,所以所以,即 (1分)又,所以 (2分)
练习册系列答案
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