题目内容
如图所示,直角坐标系xOy位于竖直平面内,在水平的x轴下方存在匀强磁场
和匀强电场,磁场的磁感应为B,方向垂直xOy平面向里,电场线平行于y轴。一质
量为m、电荷量为q的带正电的小球,从y轴上的A点水平向右抛出,经x轴上的
M点进入电场和磁场,恰能做匀速圆周运动,从x轴上的N点第一次离开电场和磁
场,MN之间的距离为L, www..com小球过M点时的速度方向与x轴的方向夹角为
.不计空气
阻力,重力加速度为g, 求
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电场强度E的大小和方向;
小球从A点抛出时初速度v0的大小;
A点到x轴的高度h.
(1)
电场强度方向竖直向上。
(2)
(3)
解析:
(1)小球在电场、磁场中恰能做匀速圆周运动,说明电场力和重力平衡(恒力不能充当圆周运动的向心力),有
①
②
重力方向竖直向下,电场力方向只能向上,由于小球带正电,所以电场强度方向竖直向上。
(2)小球做匀速圆周运动,O′为圆心,MN为弦长,
,如图所示。设半径为r,由几何关系知
③
小球做匀速圆周运动的向心力由洛仑兹力白日提供,设小球做圆周运动的速率为v,
有
④
由速度的合成与分解知
⑤
由③④⑤式得
⑥
(3)设小球到M点时的竖直分速度为vy,它与水平分速度的关系为
⑦
由匀变速直线运动规律
⑧
由⑥⑦⑧式得