解题思路:(1)小球离开区域Ⅱ后做平抛运动,根据平抛运动规律求解小球在小球在区域Ⅱ中的速度;
(2)由于小球在磁场中作匀速运动,只能受重力和洛仑兹力作用,二力平衡;
(3)由于v<v0,所以小球在电场中作减速运动,由动能定理求得场强大小.
(1)小球离开磁场后做平抛运动,设小球在磁场中匀速运动的速度为v,则有:h=
1
2gt2…①
x=vt…②
联立①②解得:v=2m/s…③
(2)由于小球在磁场中作匀速运动,只能受重力和洛仑兹力作用为:f=mg…④
又f=qvB…⑤
联立④⑤解得:B=
mg
qv…⑥
代入数值得:B=5.0×103T…⑦
根据左手定则可判断磁感应强度B的方向垂直纸面向里.
(3)由于v<v0,所以小球在电场中作减速运动.电场方向有两种可能:
(i)电场方向水平向左.小球在电场中,由动能定理:−qEL−2μmgL=
1
2mv2−
1
2m
v20…⑧
解得:E=4.0×103N/C…⑨
(ii)电场方向竖直向下.小球在电场中,由动能定理:−μmgL−μ(mg+Eq)L=
1
2mv2−
1
2m
v20…⑩
解得:E=4.0×104N/C…⑪
答:(1)小球在区域Ⅱ中的速度2m/s;
(2)区域Ⅱ中磁感应强度B的大小5.0×103T,方向垂直纸面向里;
(3)区域Ⅰ中电场强度E可能的大小4.0×103N/C方向水平向左或者4.0×104N/C,方向竖直向下.
点评:
本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动;动能定理;带电粒子在匀强电场中的运动.
考点点评: 考查了平抛规律、洛伦兹力的计算与动能定理等规律的应用,掌握平抛运动的处理规律,理解动能定理的过程确定的重要性.