(2014•德阳模拟)如图,水平地面上方有一底部带有小孔的绝缘弹性竖直挡板,板高h=9m,与板上端等高处水平线上有一P点

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  • 解题思路:(1)小球做匀速圆周运动,故电场力与重力平衡,根据平衡条件列式求解;

    (2)洛伦兹力提供向心力,故半径越大,速度越大,当小球不与挡板相碰直接飞入框中,其运动半径最大,根据几何关系求解出半径,然后求解运动时间;

    (3)要求最长时间,需求最大圆心角,画出轨迹,根据几何关系得到半径的可能值,然后求解出最大速度.

    (1)因小球做匀速圆周运动,有:

    Eq=mg

    得:E=[mg/q]=10V/m,方向竖直向下;

    (2)小球不与挡板相碰直接到达P点轨迹如图:

    有:(h-R)2+s2=R2

    得:R=5m

    PO与挡板夹角为θ,则sinθ=[s/R]=[3/5]

    小球圆周运动周期T=[2πm/qB]

    设小球圆周运动圆弧的圆心角为α,则t=[αm/qB]

    运动时间t=

    (π+arcsin

    3

    5)m

    qB=π+arcsin[3/5](s);

    (3)因速度方向与半径垂直,原先必在挡板线上,

    设小球与挡板碰撞n次,有R≤[h/2n]

    又R≥s

    n只能取0,1.n=0即(2)问不符合题意

    n=1时有(h-3R)2+s2=R2

    解得:R1=3m,R2=3.75m

    轨迹如图,半径为R2时运动时间最长

    洛伦兹力提供向心力:qvB=m

    v2

    R2

    得:v=3.75m/s

    答:(1)电场强度的大小为10N/C,方向为竖直向下;

    (2)小球不与挡板相碰运动到P的时间π+arcsin[3/5](s);

    (3)要使小球运动到P点时间最长应以3.75m/s的速度射入.

    点评:

    本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动;带电粒子在匀强电场中的运动.

    考点点评: 本题关键明确小球的运动规律,找到向心力来源,画出轨迹,然后根据几何关系求解半径,再联立方程组求解.