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=20m,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。

【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:

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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