题目内容
如图所示,有一质量为m=10-4kg,带电量q=10-3C的小球,从横截面为正方形的水平长方体的D点沿
方向以v0=5m/s速度飞入,恰好从C点飞出,正长方体空间的边长分别是L、L和5L。(取g=10m/s2)
(1)求长方体底边L的大小
(2)如给长方体这一空间区域(含边界在内)加一竖直向上的匀强电场E,以保证小球沿
做匀速直线运动飞出,求E的大小
(3)如保留电场E,再给长方体这一空间区域(含边界在内)加竖直方向的磁场,使小球从空间点
飞出,求磁场的磁感应强度B
解析: (1)小球从D点飞入,从Cˊ点飞出,小球只受重力,可知小球做平抛运动,由:
①……(2分)
② ……(2分)
得 L=0.2m ……(1分)
(2)小球处于受力平衡状态,则有:
③……(3分)
得:
……(1分)
(3)如小球从D点飞入,从A′点飞出,小球在长方体上表面 ADD′A′D水平面内做匀速圆周运动,由分析可知,小球的运动轨迹如右图所示(俯视图),由勾股定理得:
④……(3分)
得
……(1分)
由牛顿运动定律可知:
⑤……(3分)
得
……(1分)
由左手定则,磁感应强度B的方向为竖直向下 ……(1分)
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