题目内容
如图所示,两块平行金属板M、N竖直放置,板长为L,两板间距为d,且L=d=0.4m,两板间的电势差U=1.0×103V,竖直边界PF、QK之间存在着正交的匀强电场和匀强磁场,其中电场强度E=2.5×103N/C,方向竖直向上;磁感应强度B=1.0×103T,方向垂直纸面向里;C点与N板下端点A在同一水平线上。光滑绝缘斜面CD足够长,倾角为45°,斜面底端与C点重合,现将一电荷量q=+4.0×10-5C的带电小球自M板上边缘由静止释放,沿直线运动到A点后进入叠加场区域,恰好从C点滑上斜面CD。若重力加速度g=10m/s2,求:
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(1)带电小球的质量。
(2)A点到C点的距离。
(3)带电小球沿斜面CD上滑的最大高度。
(1)由L=d可知,MA与水平方向成45°角,所以,带电小球在两金属板间沿直线MA运动时。
①
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(2)小球在由M点运动到A点的过程中,由动能定理得
,
解得
②
小球在正交的匀强电场和匀强磁场中,
由于
,所以由A到C做匀速圆周运动,
由牛顿第二定律![]()
解得:运动半径R=
③
由几何关系得∠AOC=90°,所以A、C两点间的距离SAC=
R=
m, ④
(3)小球达到C点的速度大小
,方向与水平方向成45°角,⑤
小球沿斜面上滑过程中,由机械能守恒![]()
解得小球沿斜面CD上滑的最大高度H=0.8m⑥
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