解题思路:(1)粒子在重力作用下做平抛运动,水平方向做匀速运动,竖直方向做自由落体运动,由平抛运动的规律可得出水平方向的位移S;(2)加上电场后粒子做匀速直线运动,受力平衡,由平衡条件可求得电场强度的大小;(3)若在空间再加一个垂直纸面向外的匀强磁场,小球抛出后沿圆弧轨迹运动,做的是匀速圆周运动,电场力与重力必定平衡,由洛伦兹力提供向心力,画出轨迹,由几何知识求出轨迹半径,再根据牛顿第二定律求解B.
(1)粒子做平抛运动,水平方向做匀速运动,则有:S=v0t
竖直方向做自由落体运动,则有:h=[1/2gt2
联立解得:S=v0
2h
g];
(2)加上电场后粒子做匀速直线运动,由平衡关系可知:mg=Eq
解得,电场强度为:E=[mg/q],方向竖直向上.
(3)若在空间再加一个垂直纸面向外的匀强磁场,小球做匀速圆周运动,设轨迹半径为R.
由几何关系可知:R2=S2+(R-h)2,
结合:S=v0
2h
g;
解得,R=
v20
g+[1/2]h;
粒子由洛伦兹力提供向心力,根据牛顿第二定律得:
qv0B=m
v20
R
得,B=
mv0
qR=
2mgv0
q(2
v20+gh)
根据左手定则判断可知,B的方向垂直纸面向外.
答:
(1)小球从抛出点至第一落地点P的水平位移S的大小是v0
2h
g;
(2)该匀强电场的场强E的大小是[mg/q],方向竖直向上;
(3)该磁场磁感应强度B的大小是
2mgv0
q(2
v20+gh),方向垂直纸面向外.
点评:
本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动;平抛运动.
考点点评: 本题考查带电粒子在复合场中的运动,只有当重力与电场力相互平衡时,带电粒子在磁场作用下将做匀速圆周运动.要能根据粒子运动情况,判断其受力情况,并选择相应的规律求解.