题目内容
如图所示,位于竖直平面内的坐标系xoy,在其第三象限空间有沿水平方向的、垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B,还有沿x轴负方向的匀强电场,场强大小为E。在其第一象限空间有沿y轴负方向的、场强为
的匀强电场,并在y>h区域有磁感应强度也为B的垂直于纸面向里的匀强磁场。一个带电荷量为q的油滴从图中第三象限的P点得到一初速度,恰好能沿PO作直线运动(PO与x轴负方向的夹角为θ=37°),并从原点O进入第一象限。已知重力加速度为g,sin37o=0.6,cos37o=0.8,问:
(1)油滴的电性;
(2)油滴在P点得到的初速度大小;
(3) 油滴在第一象限运动的总时间。
解答:(1) (3分)油滴带负电. ---------------(3分)
(2)(4分)油滴受三个力作用(见右图),从P到O沿直线必为匀速运动,设油滴质量为m:
由平衡条件有
---(1分)
---(1分)
综合前两式,得
-------------(1分)
------------(1分)
(3)(6分)进入第一象限,
由电场力
和重力
,知油滴先作匀速直线运动,进入y≥h的区域后作匀速圆周运动,路径如图,最后从x轴上的N点离开第一象限.
由O→A匀速运动位移为
知运动时间:![]()
-----(2分)
由几何关系和圆周运动的周期关系式
知由A→C的圆周运动时间为
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--------------------------------------------(2分)
由对称性知从C→N的时间
-----------------------------------------------------(1分)
在第一象限运动的总时间
--------------------------(1分)
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