(1)求此区域内电场强度的大小和方向.(2)若某时刻微粒在场中运动到P点时,速度与水平方向的夹角为60°,且已知P点与水平地面间的距离等于其做圆周运动的半径.求该微粒运动到

◎ 题目




(1)求此区域内电场强度的大小和方向.
(2)若某时刻微粒在场中运动到P点时,速度与水平方向的夹角为60°,且已知P点与水平地面间的距离等于其做圆周运动的半径.求该微粒运动到最高点时与水平地面间的距离.
(3)当带电微粒运动至最高点时,将电场强度的大小变为原来的1/2(不计电场变化对原磁场的影响),且带电微粒能落至地面,求带电微粒落至地面时的速度大小.

◎ 答案

(1)mg/q 方向竖直向上(2)(3)

◎ 解析

(1)由于带电微粒可以在电场、磁场和重力场共存的区域内沿竖直平面做匀速圆周运动,表明带电微粒所受的电场力和重力大小相等、方向相反。

因此电场强度的方向竖直向上   ………………………… 2分
设电场强度为E,则有mg=qE,即E=mg/q ………………………… 3分
(2)设带电微粒做匀速圆周运动的轨道半径为R,根据牛顿第二定律和洛仑兹力公式有 qvB=mv2/R,解得R=  …………………………4分
依题意可画出带电微粒做匀速圆周运动的轨迹,由如图所示的几何关系可知,
该微粒运动最高点与水平地面间的距离
hm=5R/2= …………………………  2分
(3)将电场强度的大小变为原来的1/2,则电场力变为原来的1/2,即F=mg/2
带电微粒运动过程中,洛仑兹力不做功,所以在它从最高点运动至地面的过程中,只有重力和电场力做功。设带电微粒落地时的速度大小为vt,根据动能定理有
mghm-Fhm=mvt2-mv2     …………………………3分
解得:     ………………………… 2分

◎ 知识点

    专家分析,试题“(1)求此区域内电场强度的大小和方向.(2)若某时刻微粒在场中运动到P点时,速度与水平方向的夹角为60°,且已知P点与水平地面间的距离等于其做圆周运动的半径.求该微粒运动到…”主要考查了你对  【带电粒子在复合场中的运动】  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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