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=0.5T,还有沿x轴负方向的匀强电场,场强大小为E=2N/C.在其第一象限空间有沿y轴负方向的、场强大小也为E的匀强电场,并在y>h=0.4m的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=45O),并从原点O进入第一象限.已知重力加速度g=10m/s2,问:
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(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。
【答案】
(1) 油滴负电荷 (3分)
(2)油滴受三个力作用(见下图),从P到O沿直线运动必为匀速运动,设油滴质量为m:
由平衡条件有
(2分)
得
(2分)(
(3)进入第一象限,电场力和重力相等,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. (2分)
由O→A匀速运动位移为
(1分)
知运动时间:
(1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
(1分)
由对称性知从C→N的时间![]()
【解析】略
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