如图所示,在正交坐标系的空间中,同时存在匀强电场和匀强磁场(x轴正方向水平向右,y轴正方向竖直向上)。匀强磁场的方向与平面平行,且与x轴的夹角为60°。一质量为m、电荷量

◎ 题目

如图所示,在正交坐标系的空间中,同时存在匀强电场和匀强磁场(x轴正方向水平向右,y轴正方向竖直向上)。匀强磁场的方向与平面平行,且与x轴的夹角为60°。一质量为m、电荷量为+q的带电质点从y轴上的点沿平行于z轴方向以速度射入场区,重力加速度为g。
(1)若B的大小不变,要使质点恰好做匀速圆周运动,求电场强度E的大小及方向;
(2)若B的大小可以改变,要使质点沿方向做匀速直线运动,求电场强度E的最小值及方向;
(3)撤去磁场,而电场强度E仍为第(2)问所求的情况, 当带电质点从P点射入,求它运动到平面时的位置坐标。

◎ 答案

(1) 方向竖直向上(2)(3)

◎ 解析

(1)由于质点做匀速圆周运动,所以质点受到电场力、重力二力平衡,
即: ---------------(3分)
方向竖直向上  --------------------------------------(2分)
(2)当电场力方向与洛伦兹力方向垂直时,场强有最小值。
此时电场强度的方向与平面的夹角为60°,即与磁感应强度B的方向相同。-----(2分)
 ------------------------------------(3分)
   ---------------------------------------------(2分)
(3)撤去磁场后,带电质点受到重力mg和电场力作用,其合力与存在磁场时的洛伦兹力大小相等方向相反,与方向垂直,做类平抛运动。设经过时间t到达平面内的点
 ------------(2分)
y =" 0" --------------------------------(1分)
加速度a= gsin300 =" g/2" ---------(2分)
 (2分)
   -------------------------(1分)
 --------------------(1分)
 -----(1分)

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,在正交坐标系的空间中,同时存在匀强电场和匀强磁场(x轴正方向水平向右,y轴正方向竖直向上)。匀强磁场的方向与平面平行,且与x轴的夹角为60°。一质量为m、电荷量…”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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