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:

(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

(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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