[2016·天津卷]如圖1所示,空間中存在著水平向右的勻強電場,電場強度大小E=5N/C,同時存在著水平方向...
問題詳情:
[2016·天津卷] 如圖1所示,空間中存在著水平向右的勻強電場,電場強度大小E=5 N/C,同時存在著水平方向的勻強磁場,其方向與電場方向垂直,磁感應強度大小B=0.5 T.有一帶正電的小球,質量m=1×10-6 kg,電荷量q=2×10-6 C,正以速度v在圖示的豎直面內做勻速直線運動,當經過P點時撤掉磁場(不考慮磁場消失引起的電磁感應現象),g取10 m/s2.求:
圖1
(1)小球做勻速直線運動的速度v的大小和方向;
(2)從撤掉磁場到小球再次穿過P點所在的這條電場線經歷的時間t.
【回答】
(1)20 m/s 方向與電場E的方向之間的夾角為60°斜向上 (2)3.5 s
【解析】(1)小球勻速直線運動時受力如圖1所示,其所受的三個力在同一平面內,合力為零,有
qvB= ①
圖1
代入資料解得v=20 m/s ②
速度v的方向與電場E的方向之間的夾角θ滿足
tan θ= ③
代入資料解得tan θ=
θ=60° ④
(2)解法一:
撤去磁場,小球在重力與電場力的合力作用下做類平拋運動,設其加速度為a,有
a= ⑤
設撤掉磁場後小球在初速度方向上的分位移為x,有
x=vt ⑥
設小球在重力與電場力的合力方向上分位移為y,有
y=at2 ⑦
a與mg的夾角和v與E的夾角相同,均為θ,又
tan θ= ⑧
聯立④⑤⑥⑦⑧式,代入資料解得
t=2 s=3.5 s ⑨
解法二:
知識點:專題一 力與物體的平衡
題型:計算題
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