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作匀速直线运动(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:21世纪教育网

⑴油滴在第一象限运动时受到的重力、电场力、洛伦兹力三力的大小之比;

⑵油滴在P点得到的初速度大小;

⑶油滴在第一象限运动的时间以及油滴离开第一象限处的坐标值。

解:⑴油滴带负电荷

       设油滴质量为m,由平衡条件得:mg:qE;f=1:1:

⑵ 

得

⑶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.

由O→A匀速运动位移为知运动时间:   

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

 ,由对称性知从C→N的时间

在第一象限运动的总时间

⑷由在磁场中的匀速圆周运动,有  ,解得轨道半径

    图中的

即离开第一象限处(N点)的坐标为(4.0m,0)

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