题目内容

如图,平行金属板倾斜放置,AB长度为L,金属板与水平方向的夹角为θ,一电荷量为-q、质量为m的带电小球以水平速度v0进入电场,且做直线运动,到达B点。离开电场后,进入如下图所示的电磁场(图中电场没有画出)区域做匀速圆周运动,并竖直向下穿出电磁场,磁感应强度为B。试求:

1.带电小球进入电磁场区域时的速度v。

2.带电小球在电磁场区域做匀速圆周运动的时间。

3.重力在电磁场区域对小球所做的功。

 

 

1.

2.

3.

解析:(1)对带电小球进行受力分析,带电小球受重力mg和电场力F,F=Fsinθ,mg=Fcosθ(1分)

解得F=mgtanθ(1分)

根据动能定理

解得(2分)

(2)带电小球进入电磁场区域后做匀速圆周运动,说明电场力和重力平衡,带电小球只在洛伦兹力作用下运动。通过几何知识可以得出,带电粒子在磁场中运动了圆周,运动时间为(2分)

(3)带电小球在竖直方向运动的高度差等于一个半径,h=R=(2分)

重力做的功为(2分)

 

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