问题详情:
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正交的匀强磁场和匀强电场,匀强磁场沿水平方向且垂直于纸面向外、磁感应强度大小为B,匀强电场沿x 轴负方向、场强大小为E。在其第一象限空间有沿y 轴负方向的、场强大小为的匀强电场。一 个电荷量的绝对值为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 作直线运动(PO 与x 轴负方向的夹角为θ = 37°),并从原点O 进入第一象限。已知重力加速度为g,sin37°= 0.6,cos37°= 0.8,不计空气阻力。问:
(1)油滴的电*;
(2)油滴在P 点得到的初速度大小;
(3)在第一象限的某个长方形区域再加上一个垂直于纸面向里的、磁感应强度也为B 的匀强磁场,且该长方形区域的下边界在x 轴上,上述油滴进入第一象限后恰好垂直穿过x 轴离开第一象限,求这个长方形区域的最小面积以及油滴在第一象限内运动的时间。
【回答】
(1)油滴带负电。……………………………………………………………(2分)
(2)油滴受三个力作用(见右图),从P到O沿直线必为匀速运动,设油滴质量为m:
由平衡条件有得 ………………………………(3分)
得………………………………(2分)
(3)油滴进入第一象限:
由电场力
重力
知油滴先受平衡力而保持v做匀速直线运动,进入磁场区域后以线速度为v做匀速圆周运动,路径如图,最后垂直于x轴从N点离开第一象限。在磁场中运动的轨道半径:由得…(1分)代入m、v的结果,有…………………………(2分)
长方形磁场区域的最小面积:高 宽
………………(2分)
得 ……………………(2分)
油滴在第一象限先做匀速直线运动,后做匀速圆周运动
直线运动路程:s1 =………………………………………………(1分)
圆周运动路程:s2 =…………………………………………(1分)
在第一象限运动时间:……………………………………(1分)
得 …………………………(1分)
知识点:专题六 电场和磁场
题型:计算题