题目内容

如图所示,在地面附近有一范围足够大的互相正交的匀强电场和匀强磁场.匀强磁场的磁感应强度为B,方向水平并垂直纸面向外,一质量为m、带电量为-q的带电微粒在此区域恰好做速度大小为v的匀速圆周运动.(重力加速度为g)

(1)求此区域内电场强度的大小和方向;

(2)若某时刻微粒运动到场中距地面高度为H的P点,速度与水平方向成45°,如图所示.则该微粒至少须经多长时间运动到距地面最高点?最高点距地面多高?

(3)在(2)问中微粒运动P点时,突然撤去磁场,同时电场强度大小不变,方向变为水平向右,则该微粒运动中距地面的最大高度是多少?

答案:
解析:

  (1)带电微粒在做匀速圆周运动,电场力与重力应平衡,有mg=Eq,即E= mg/q,方向竖直向下.

  (2)粒子做匀速圆周运动,轨道半径为R,如图所示.

  

  最高点与地面的距离为

  解得

  该微粒运动周期为T=

  运动至.最高点所用时间为

  (3)设粒子上升高度为h,由动能定理得

  解得

  微粒离地面最大高度为H+


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