(2010•厦门二模)如图所示,在y≥0的区域内存在垂直于坐标平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B;水平虚线MN、PQ

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  • 解题思路:(1)小球在A到O的过程中,电场力做功与路径无关,与始末的位置有关,根据公式W=qEd即可求得电场力的功;

    (2)小球从A到O的过程,运用动能定理求得O点速度,到达O点前一时刻,根据牛顿第二定律求得作用力.

    (3)小球从O到C 的过程中,水平方向做匀减速运动,竖直方向做自由落体运动,运用运动的合成与分解,把加速度分解,分别在水平方向上和竖直方向上求位移.

    (1)从A→O过程,WE=-qER

    将E=

    mg

    q代入,得WE=-mgR

    (2)A到O的电场中,重力和电场力做功,小球的动能增加:mg(2R)−qER=

    1

    2mvo2

    代入数据解得:V0=

    2gR

    在O点重力、电场力和洛伦兹力的合力提供向心力,得:FN−mg−qvoB=

    mvo2

    R

    代入数据解得:FN=3mg+qB

    2gR

    依牛顿第三定律,得带正电小球对半圆管的作用力大小为:FN′=3mg+qB

    2gR

    (3)小球从O射出后,水平方向先向左做匀减速运动,后向右做匀加速运动,竖直方向做自由落体运动

    向左运动的过程中ax=g;ay=g

    向左减速时间为t:t=

    vo

    a=

    2gR

    g

    竖直方向位移大小:y=

    1

    2g(2t)2=4R

    又:H=y+4R

    得:H=5R

    为了使小球经过y轴,必须使小球有向右的分速度,所以应H>5R

    答:(1)小球从A到O点的过程中,电场力对带正电小球所做的功-mgR;

    (2)小球到达O点时,对半圆管的作用力大小FN′=3mg+qB

    2gR.

    (3)电场区域的高度H应大于5R.

    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: 运用动能定理解题需合适地选取研究的过程,根据动能定理列出表达式求解.此题有一定的难度,属于难题.

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