题目内容
如图所示,在足够大的空间中存在相互垂直的匀强电场及匀强磁场,电场方向竖直向上,场强大小E=60N/C,磁场方向与纸面垂直,磁感应强度大小B=0.5T。现有一带电荷量q=-10-9C、质量m=3×10-8kg的小球恰好能沿水平向右且垂直于磁场方向在此区域内做匀速直线运动。(空气阻力不计,g取10m/s2)(1)判断匀强磁场的方向;
(2)求带电小球速度v的大小;
(3)若在某瞬间,突然撤去磁场,求此后的1×10-2s内电场力对小球所做的功。
(18分)解:(1)小球做匀速直线运动,所以F合=0,带电小球受力如图1所示。
由f洛及v方向可以判定磁场方向为垂直纸面向外。 (4分) (2)F合=0,即qvB=Eq+mg (4分)可得
(3分) (3)若撤去磁场,带电小球受力如图2所示,
此后小球做类平抛运动。 由牛顿第二定律得小球竖直方向加速度
(2分)1×10-2s内小球竖直方向位移y=
at2=
×12×(1×10-2)2m=6×10-4m (2分)电场力做功W=Eqy=60×10-9×6×10-4J=3.6×1011J (3分)
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