Question

如图所示，在水平地面上方附近有一范围足够大的互相正交的匀强电场和匀强磁场区域．磁场的磁感应强度为B，方向水平并垂直纸面向

Answer 1

（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．

设电场强度为E，则有mg=qE，即E=

mg

q ．

（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=m

v 2

R ，解得，R=

mv

qB

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，该微粒运动至最高点时与水平地面间的距离为：h _m=

5

2 R=

5mv

2qB

（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 _电=

1

2 mg．

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v _t，根据动能定理有

mgh _m-F _电h _m=

1

2 mv _t ²-

1

2 mv ²

解得：v _t=

v 2 +

5mgv

2qB

答：（1）电场强度的方向竖直向上，大小为E=

mg

q ．

（2）该微粒运动到最高点时与水平地面间的距离是

5mv

2qB ．

（3）带电微粒落至地面时的速度大小是

v 2 +

5mgv

2qB ．

1年前

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