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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,还有沿x轴负方向的匀强电场,场强大小为E.在其第一象限空间有沿y轴负方向的、场强为E/ =4/3E的匀强电场,并在y >h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,问:

(1)油滴的电性;

(2)油滴在P点得到的初速度大小;

(3) 油滴在第一象限运动的时间和离开第一象限处的坐标值.

(1)油滴带负电  (2)(3)    [,0]


解析:

油滴在第三象限的正交的电磁场中,只能做匀速直线运动。若做变速运动,洛伦兹力会发生变化,油滴不可能再做直线运动。在第一象限中,注意电场力与重力平衡。

(1)油滴带负电。                            

(2)对油滴受力分析(如图),可知油滴从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:            

                                    

       综合前两式,得:          

(3)进入第一象限,由于电场力,可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,路径如右图所示,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:

运动时间:            

由几何关系和周期关系式知由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:            

由在磁场中的匀速圆周运动,有:                         

解得到轨道半径:                                 

       图中:                            

        即离开第一象限处(N点)的坐标为[,0]     

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,位于竖直平面上的1/4圆弧光滑轨道,半径为R,OB沿竖直方向,圆弧轨道上端A点距地面高度为H,质量为m的小球从A点静止释放(球达B点水平速度大小等于球由O点自由释放至B点速度大小),最后落在地面C处,不计空气阻力,( g=10m/s2)求:
(1)小球刚运动到B点时,对轨道的压力多大;
(2)小球落地点C与B的水平距离s为多少.

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(1)小球刚运动到B点时,对轨道的压力多大??
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2gR
,最后落在地面上C点处,不计空气阻力.求:
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(1)小球在B点时的速度大小;
(2)小球刚运动到B点时,对轨道的压力多大?
(3)小球落地点C与B点水平距离为多少?

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4
圆弧光滑轨道,半径为R,OB沿竖直方向,上端A距地面高度为H=2R,质量为m的小球1从A点由静止释放,与在B点质量为M的小球2正碰,小球1被反弹回
R
2
处,小球2落在水平地面上C点处,不计空气阻力,求:
(1)小球1再次运动到轨道上的B点时,对轨道的压力多大?
(2)小球落地点C与B点水平距离S是多少?

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