题目内容

如图所示的真空环境中,匀强磁场方向水平、垂直纸面向外,磁感应强度B=2.5 T;匀强电场方向水平向左,场强E= N/C。一个带负电的小颗粒质量m=3.0×10-7 kg,带电荷量q=3.0×10-6 C,带电小颗粒在这个区域中刚好做匀速直线运动。求:

(1)这个带电小颗粒运动的方向和速度大小。

(2)如果小颗粒运动到图中P点时,把磁场突然撤去,小颗粒将做什么运动?若运动中小颗粒将会通过与P点在同一电场线上的Q点,那么从P点运动到Q点所需时间有多长?(取g=10 m/s2)

解:(1)带电小颗粒受力如图。

tanα==

所以α=30°

由左手定则,带负电小颗粒运动方向应与水平方向成60°角斜向右上方

由平衡条件可得:qvB=

解得v==0.8 m/s。

(2)撤去磁场后,小颗粒受到的重力和电场力的合力与速度方向垂直,故小颗粒将做匀速曲线运动(类平抛运动)。

加速度大小为a==2g=20 m/s2

方向与水平方向成30°角斜向右下方

在竖直方向上,小颗粒做初速度为vsin60°、加速度为g的竖直上抛运动,从P点运动到Q点所需时间:

t==0.08 s≈0.14 s。

本题考查带电粒子在电磁场中的运动、牛顿运动定律、类平抛运动等有关知识。

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