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:

(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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