(13分)如图所示,在竖直平面内有一平面直角坐标系xoy,第一、四象限内存在大小相等方向相反且平行于y轴的匀强电场。在第四象限内某点固定一个点电荷Q(假设该点电荷对第一象限

◎ 题目

(13分)如图所示,在竖直平面内有一平面直角坐标系xoy,第一、四象限内存在大小相等方向相反且平行于y轴的匀强电场。在第四象限内某点固定一个点电荷Q(假设该点电荷对第一象限内的电场无影响)。现有一质量为m=9×10-4kg,带电量为 q=3×10-12C的带电微粒从y轴上A 点(y=0.9cm)以初速度v0=0.8m/s垂直y轴射入第一象限经x轴上的B点进入第四象限做匀速圆周运动且轨迹与y轴相切(图中A、B及点电荷Q的位置均未标出)。不考虑以后的运动。(重力加速度g=10m/s2,静电力常量k=9.0×109Nm/C2sin37°=0.6,cos37°=0.8)

试求:(1)点电荷通过B的速度(要求画出带点微粒运动轨迹)
(2)点电荷Q的电荷量

◎ 答案

(1)1m/s,  (2)

◎ 解析



试题分析:(1) 由于粒子在第四象限做匀速圆周运动,因此重力和电场力平衡,
即    mg="qE" -----(1分)
所以粒子在第一象限做类平抛运动,其加速度大小为
     ----(1分)

微粒在第一象限运动时间为
    -------(1分)    
通过B点沿y轴负方向 的速度为
         ------(1分)
微粒通过B点速度为
  ----(1分)
方向与x轴正向夹角为
      ------(1分)
(2)微粒在0.03秒内沿x方向的位移为
      ------(1分)
设微粒做圆周运动的半径为r,由图可知
r+rsinθ=x
r=0.015m          ------(3分)
微粒在第四象限做圆周运动的向心力为库仑力,根据牛顿第二定律

          -------(3分)
点评:难题。解题关键:(1)弄清电场的分布情况,(2)了解带电粒子的受力情况,(3)画出运动轨迹,(4)找出几何关系。

◎ 知识点

    专家分析,试题“(13分)如图所示,在竖直平面内有一平面直角坐标系xoy,第一、四象限内存在大小相等方向相反且平行于y轴的匀强电场。在第四象限内某点固定一个点电荷Q(假设该点电荷对第一象限…”主要考查了你对  【带电粒子在电场中的偏转】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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