题目内容

【题目】如图所示,水平地面上方MN边界右侧存在垂直纸面向外的匀强磁场和竖直方向的匀强电场(图中未标出),磁感应强度B=1.0T.在边界MN离地面高h=3m处的A点,质量m=1×10-3kg、电量q=1×10-3C的带正电的小球(可视为质点)以速度v0水平进入右侧的匀强磁场和匀强电场的区域,小球进入右侧区域恰能做匀速圆周运动.g取10m/s2.求:

(1)电场强度的大小和方向;

(2)若0<v0≤3m/s,求小球在磁场中运动的最短时间t1;

(3)若0<v0≤3m/s,求小球落在水平面上的范围.

【答案】(1)E=10V/m,方向竖直向上 (2) (3)小球落在N点右侧3m和N点左侧的范围内

【解析】(1) 小球做匀速圆周运动,电场力等于重力

qE=mg

解得E=10 V/m,方向竖直向上

(2) 小球以3 m/s在磁场中做匀速圆周运动的时间最短

解得r=3m

小球在磁场中运动的时间为

(3) 小球以3m/s的速度进入磁场落在N点的右侧最远,x1=r=3m

小球从MN离开磁场后做平抛运动

,

当R=1m时x2有最大值,解得

解得:

小球落在N点右侧3 m和N点左侧m的范围内

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