解题思路:(1)球在MN段做匀速直线运动,重力、电场力和洛伦兹力三力平衡,由平衡条件可求解小球运动的速度大小;
(2)小球进入x<0区域后在竖直面内做匀速圆周运动,则电场力与重力平衡,即可求得场强大小和方向;
(3)小球在磁场中做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力,根据牛顿第二定律求出轨迹半径,画出轨迹,由几何知识求解N点与P点间的距离.
(1)对小球在MN段的运动进行受力分析(如右图所示),
因小球做匀速直线运动,所以有:
qvBsin30°=qE
解得:小球运动的速度大小为 v=[2E/B].
(2)在x<0的区域内,设所加的电场强度为E′,则由运动情况分析知,小球受的重力mg必与电场力qE′是一对平衡力,即有:
qE′=mg
又 mgtan 30°=qE
故可得:E′=
3E,其方向为竖直向上.
(3)小球在第二、三象限的磁场中做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律,由洛伦兹力提供向心力,得:
qvB=m[v2/R]
则得,R=[mv/qB]
画出轨迹,如图.设N、P间的距离为L,则结合几何关系,有:
L=2Rcos30°
联立解得:L=
6E2
gB2.
答:
(1)小球运动的速度大小为[2E/B];
(2)在x<0的区域内所加匀强电场的电场强度的大小为
3E,其方向为竖直向上.
(3)N点与P点间的距离为
6E2
gB2.
点评:
本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动;牛顿第二定律;向心力;带电粒子在混合场中的运动.
考点点评: 本题是带电体在复合场中运动的类型,分析受力情况和运动情况是基础,小球做匀速圆周运动时,画出轨迹,由几何知识求解距离.