题目内容
（2009?茂名二模）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E′=| 4 | 3 |
（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时间和离开第一象限处的坐标值．
分析：（1）油滴在复合场中做直线运动，垂直速度方向的合力一定为零，受力分析即可判断；
（2）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，由平衡条件即可求解；
（3）粒子进入第一象限时，重力和电场力平衡，故粒子现做匀速直线运动，再做匀速圆周运动，最后做匀速直线运动，根据几何关系和洛伦兹力提供向心力计算总时间并确定离开第一象限的位置．
（2）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，由平衡条件即可求解；
（3）粒子进入第一象限时，重力和电场力平衡，故粒子现做匀速直线运动，再做匀速圆周运动，最后做匀速直线运动，根据几何关系和洛伦兹力提供向心力计算总时间并确定离开第一象限的位置．
解答：
解：（1）油滴在复合场中做直线运动，垂直速度方向的合力一定为零，受力分析如图所示：如果油滴带负电，受力分析如（1）所示，带正电，受力分析如（2）所示．因为要保证垂直速度方向合力为零，（2）中油滴一定做减速运动，这时洛仑兹力在变化，导致垂直速度方向的力发生变化，油滴不可能做直线运动，即油滴不仅垂直速度方向合力为零，沿速度方向合力也为零，则只能是（1）图，所以油滴一定带负电．
（2）油滴受三个力作用（见1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qvBsin37°=qE
mgtan37°=qE
综合前两式，得：
v=
…①
m=
…②
（3）进入第一象限，由电场力F′=qE′=
qE和重力 G=mg=
?g=
qE，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s1=
=
h知
运动时间：t1=
=
=
由几何关系和圆周运动的周期关系式T=
知
由A→C的圆周运动时间为t2=
T=
?
=
由对称性知从C→N的时间t3=t1
在第一象限运动的总时间t=t1+t2+t3=
+
由在磁场中的匀速圆周运动，有 qvB=
③
由①、②、③式解得得到轨道半径r=
=
图中的ON=2(s1cot37°+rsin37°)=
(h+
)
即离开第一象限处（N点）的坐标为（
(h+
)，0）
答：（1）油滴带负电；
（2）油滴在P点得到的初速度大小为
；
（3）油滴在第一象限运动的时间为
+
，离开第一象限处的坐标值为（
(h+
)，0）．
解：（1）油滴在复合场中做直线运动，垂直速度方向的合力一定为零，受力分析如图所示：如果油滴带负电，受力分析如（1）所示，带正电，受力分析如（2）所示．因为要保证垂直速度方向合力为零，（2）中油滴一定做减速运动，这时洛仑兹力在变化，导致垂直速度方向的力发生变化，油滴不可能做直线运动，即油滴不仅垂直速度方向合力为零，沿速度方向合力也为零，则只能是（1）图，所以油滴一定带负电．（2）油滴受三个力作用（见1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qvBsin37°=qE
mgtan37°=qE
综合前两式，得：
v=
| 5E |
| 3B |
m=
| 4qE |
| 3g |
（3）进入第一象限，由电场力F′=qE′=| 4 |
| 3 |
| 4qE |
| 3g |
| 4 |
| 3 |
由O→A匀速运动位移为s1=
| h |
| sin37° |
| 5 |
| 3 |
运动时间：t1=
| s1 |
| v |
| ||
|
| Bh |
| E |
由几何关系和圆周运动的周期关系式T=
| 2πm |
| qB |
由A→C的圆周运动时间为t2=
| 74° |
| 360° |
| 37 |
| 180 |
2π?
| ||
| qB |
| 74πE |
| 135gB |
由对称性知从C→N的时间t3=t1
在第一象限运动的总时间t=t1+t2+t3=
| 2Bh |
| E |
| 74πE |
| 135gB |
由在磁场中的匀速圆周运动，有 qvB=
| mv2 |
| R |
由①、②、③式解得得到轨道半径r=
| mv |
| qB |
| 20E2 |
| 9gB2 |
图中的ON=2(s1cot37°+rsin37°)=
| 8 |
| 3 |
| E2 |
| gB2 |
即离开第一象限处（N点）的坐标为（
| 8 |
| 3 |
| E2 |
| gB2 |
答：（1）油滴带负电；
（2）油滴在P点得到的初速度大小为
| 5E |
| 3B |
（3）油滴在第一象限运动的时间为
| 2Bh |
| E |
| 74πE |
| 135gB |
| 8 |
| 3 |
| E2 |
| gB2 |
点评：本题关键是先确定物体的运动情况，并画出运动轨迹，然后逐段逐段分析，匀速运动阶段受力平衡，匀速圆周运动阶段洛伦兹力提供向心力．
练习册系列答案
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