(2008•南通三模)如图Ox、Oy、Oz为相互垂直的坐标轴,Oy轴为竖直方向,整个空间存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强

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  • 解题思路:(1)若在整个空间加一匀强电场E1,使小球在xOz平面内做匀速圆周运动,重力与电场力平衡,由平衡条件求出场强.由牛顿第二定律求出半径.

    (2)若在整个空间加一匀强电场E2,使小球沿Ox轴做匀速直线运动,重力、电场力和洛伦兹力的合力为零,根据平衡条件求出场强.

    (3)若在整个空间加一沿y轴正方向的匀强电场,小球在复合场中做螺旋运动,运用分解法研究坐标y和动能Ek

    (1)由于小球在磁场中做匀速圆周运动,设轨道半径为r,则

    qE1=mg解得E1=

    mg

    q,方向沿y轴正向

    又qvB=m

    v20

    r,解得

    r=

    mv0

    qB

    (2)小球做匀速直线运动,受力平衡,则

    qE2=

    (mg)2+(qv0B)2

    解得E2=

    (

    mg

    q)2+

    v20B2

    (3)小球在复合场中做螺旋运动,可以分解成水平面内的匀速圆周运动和沿y轴方向的匀加速直线运动.

    做匀加速运动的加速度a=

    qE3−mg

    m=2g

    从原点O到经过y轴时经历的时间

    t=nT

    y=

    1

    2at2

    解得y=

    4n2π2m2g

    q2B2(n=1、2、3…)

    由动能定理得(qE3−mg)y=Ek−

    1

    2mv02

    解得Ek=

    1

    2mv02+

    8n2π2m3g2

    q2B

    点评:

    本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动;共点力平衡的条件及其应用;带电粒子在混合场中的运动.

    考点点评: 本题关键要掌握物体做匀速圆周运动的条件,分析受力情况是基础.对于小球做螺旋运动,采用运动的分解法研究是常用方法.

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