题目内容
如图所示,空间存在水平向右的匀强电场,在虚线MN的右侧有垂直纸面向里.磁感应强度为B的匀强磁场,一质量为m.带电荷量为+q的小颗粒自A点由静止开始运动,刚好沿直线运动至光滑绝缘的水平面C点,与水平面碰撞的瞬间小颗粒的竖直分速度立即减为零,而水平分速度不变,小颗粒运动至D处刚好离开水平面,然后沿图示曲线DP运动,AC与水平面夹角α=30°,重力加速度为g,求:
(1)匀强电场的场强E;
(2)AD之间的水平距离d;
(3)已知小颗粒在轨迹DP上某处的最大速度为vm,该处轨迹的曲率半径是距水平面高度的k倍,则该处的高度为多大?
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解:(1)小颗粒受力如图所示,合力方向沿运动方向,则qE=mgcotα,可得
。(6分)
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(2)设小颗粒在D点速度为vD,在水平方向由牛顿第二定律得qE=ma,
,小颗粒在D点离开水平面时,qvDB=mg,解得
。(6分)
(3)当速度方向与电场力和重力合力方向垂直时,速度最大,则
,又R=kh,可解得
。 (7分)
答案:(1)
(2)
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