题目内容
【题目】如图所示,空间内有方向垂直纸面(竖直面)向里的界匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ,磁感应强度大小未知,区域Ⅰ内有竖直向上的匀强电场,区域Ⅱ内有水平向右的匀强电场,两区城内的电场强度大小相等,现有一质量
、电荷量
的带正电滑块从区域Ⅰ左侧与边界
相距
的
点以
的初速度沿粗糙、绝缘的水平面向右运动,进入区域Ⅰ后,滑块立即在竖直平面内做匀速圆周运动,在区域Ⅰ内运动一段时间后离开磁场落回
点。已知滑块与水平面间的动摩擦因数
,重力加速度
。
![]()
(1)求匀强电场的电场强度大小
和区域Ⅰ中磁场的磁感应强度大小
;
(2)求滑块从
点出发到再次落回
点所经历的时间
(可用分数表示,圆周率用字母
表示);
(3)若滑块在
点以
的初速度沿水平面向右运动,当滑块进入区域Ⅱ后恰好能做匀速直线运动,求有界磁场区域Ⅰ的宽度
及区域Ⅱ内磁场的磁感应强度大小
。(可用分数表示)。
【答案】(1)
;(2)
;(3)![]()
【解析】
试题分析:(1)滑块在区域I内做匀速圆周运动时,重力与电场力平衡,则有:![]()
解得:![]()
滑块在AN间运动时,由牛顿第二定律可得:![]()
由运动公式可得:![]()
代入数据得:![]()
平抛运动过程满足:
,
做圆周运动满足![]()
联立方程求解得:
。
(2)滑块在AN间的时间:![]()
在磁场中做匀速圆周运动的时间:![]()
平抛运动的时间:![]()
总时间为:
。
(3)设滑块进入磁场时的速度为v,满足:![]()
代入数据得:![]()
滑块在区域II做直线运动时,合力一定为0,由平衡知:![]()
解得 :![]()
滑块离开磁场区域I时的速度方向一定与水平成
角。由几何关系知:![]()
当滑块在区域I中做匀速圆周运动时有:![]()
解得:![]()
联立得:
。
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