题目内容
如图所示,竖直平面内有一直角坐标系xOy,在x≥0的区域内有一倾角为θ=45°的绝缘光滑斜面,斜面末端O处用一极小的平滑曲面连接,恰能使斜面末端水平.在x≤0的广泛区域内存在正交的匀强磁场和匀强电场,磁场垂直于纸面向里,磁感应强度大小为B;电场沿竖直方向(图中未画出),场强大小为E.电荷量为-q(q>0)的带电小球从绝缘光滑斜面上某点由静止开始下滑,小球经斜面末端O点进入电场和磁场,之后做圆周运动,垂直于y轴离开电场和磁场,最后垂直打到绝缘光滑斜面上求:
(1)小球从开始运动到垂直打到绝缘光滑斜面上所用的时间,
(2)小球下滑的初始位置的坐标。
(1)由于小球在磁场.电场和重力场中做匀速圆周运动,则
mg=qE(2分)
设带电小球进入x<0区域的速度大小为v0,小球打到斜面时,速度方向与斜面垂直,则
tanθ=
,vy=gt,v0=gttanθ=gt(2分)
匀速圆周运动的轨道半径 r=
(2分)
由图知tanθ=
(2分)
得t=
=
(1分)
v0=
=
(1分)
在磁场中运动的时间t1=
=
(1分)
在斜面下滑时间t2=
=
=
(1分)
总时间t总=t+t1+t2=
+
+
=
(2分)
(2)x轴:x=
gsinθt
cosθ
=
gsinθ![]()
cosθ=
(2分)
y轴:y=x=
(2分)
所以小球下滑的初始位置为
.
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