如图,在xoy平面第一象限内有平行于y轴的匀强电场和垂直于xoy平面的匀强磁场,匀强电场电场强度为E.一带电量为+q的小

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  • 解题思路:(1)由带电小球做匀速圆周运动判断出小球受到的重力大于电场力,洛伦兹力提供向心力;电场反向过后电场力的方向向下,根据牛顿第二定律求得小球的加速度,然后根据小球做类平抛运动,将运动分解即可求得小球的初速度;(2)带电小球做匀速圆周运动时,根据洛仑兹力提供向心力得出牛顿第二定律的方程,然后由圆周运动轨迹分析得半径与L的关系,即可求出磁感应强度;(3)结合小球的运动轨迹的特点,画出磁场最小的区域,然后根据几何关系求得结果.

    (1)由带电小球做匀速圆周运动知:mg=Eq

    所以电场反向后竖直方向受力:Eq+mg=ma

    得:a=2g

    小球做类平抛运动有:[1/2L=v0t;

    L=

    1

    2]•2gt2

    得:v0=

    1

    2

    gL

    (2)带电小球做匀速圆周运动时,洛仑兹力提供向心力,根据左手定则可得磁场的方向垂直于纸面向里.

    qv0B =

    m

    v20

    R

    得:B=

    mv0

    qR

    由圆周运动轨迹分析得:(L-R)2+([L/2])2=R2

    R=

    5

    8L

    代入得:B=

    4E

    gL

    5gL

    (3)由小球运动轨迹的范围知最小矩形磁场的长、宽分别为:

    a2=(L)2+([1/2L)2

    a=

    5L

    2]

    b=R−R•

    L

    2a=

    (5−

    5)L

    8

    面积:S=ab=

    5(

    5−1)L2

    16

    答:(1)小球从A点出发时的初速度大小

    1

    2

    gL;

    (2)磁感应强度B的大小是

    4E

    gL

    5gL,方向垂直于纸面向里;

    (3)如果在第一象限内存在的磁场范围是一个矩形,这一范围的最小面积是

    5(

    5−1)L2

    16.

    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: 本题考查带电粒子在匀强磁场中的运动,要掌握住半径公式、周期公式,画出粒子的运动轨迹后,几何关系就比较明显了.

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