题目内容
【题目】如图所示,在平面直角坐标系中,AO是∠xOy的角平分线,x轴上方存在水平向左的匀强电场,下方存在竖直向上的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场,两电场的电场强度大小相等。一质量为m、电荷量为+q的质点从OA上的M点由静止释放,质点恰能沿AO运动且通过O点进入x轴下方区域,经偏转后从x轴上的C点进入第一象限内并击中AO上的D点(C点、D点图中均未标出)。已知OM=20
m,匀强磁场的磁感应强度大小为B=
,重力加速度为g=10m/s2。求:
(1)两匀强电场的电场强度E的大小;
(2)OD的长L;
(3)质点从M点出发到击中D点所经历的时间t。
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【答案】(1)
(2)
m (3)4.86s
【解析】
(1)质点在第一象限内受重力和水平向左的电场,沿AO做匀加速直线运动,所以有:
Mg=qE,
即
;
(2)质点在x轴下方,重力与电场力平衡,质点做匀速圆周运动,从C点进入第一象限后做类平抛运动,其轨迹如图所示:
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由洛伦兹力提供向心力得:
,
沿AO做匀加速直线运动,由运动学规律知:v2=2aOM,
因为:
,
由类平抛运动规律知:
R=vt3,
,
联立解得:
;
(3)质点做匀加速直线运动有:
,
解得:
t1=2s,
质点做匀速圆周运动有:
,
质点做类平抛运动有:
R=vt3,
可得:
t3=0.5s,
质点从M点出发到击中D点所经历的时间为:
t=t1+t2+t3=
s≈4.86s。
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