(2014•海口一模)如图所示,坐标系xOy位于竖直平面内,空间中有沿水平方向、垂直纸而向外的匀强磁场,磁感应强度大小为

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  • 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.

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