如图所示,地面附近的坐标系xoy在竖直平面内,空气有沿水平方向垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场,在x<0的空

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  • 解题思路:(1)油滴沿着直线MP做匀速运动,合力为零,作出油滴的受力示意图,根据平衡条件和洛伦兹力公式列式,即可求得速率v.(2)在x>0的区域,油滴要做匀速圆周运动,其所受的电场力必与重力平衡,则可由平衡条件列式求得场强.(3)分段求时间,匀速直线运动过程,根据位移和速率求解;匀速圆周运动过程,画出轨迹,根据轨迹的圆心角求时间.

    (1)带电油滴在x<0区域内受重力mg,电场力qE和洛仑兹力f,油滴沿直线运动,重力和电场力为恒力,则与运动方向垂直的洛仑兹力f的大小一定不能变化,因此油滴一定做匀速直线运动.

    由平衡条件可知qvB=

    qE

    sinα①

    mg=qEcotα②

    由①②两式代人数据得v=

    2E

    B③

    m

    q=

    3E

    g④

    (2)因油滴进入x>0区域后做匀速圆周运动,

    所受电场力qE'与重力等大反向,

    即qE'=mg⑤

    由④⑤得E′=

    3E⑥方向竖直向上.

    (3)油滴从P点进入x>0区域,然后做匀速圆周运动,其轨迹所对应的圆心角为120°,油滴从P到N的时间

    t2=

    T

    3=

    2πm

    3qB⑦

    由④⑦得:t2=

    2

    3πE

    3Bg⑧

    由几何关系可知:图中MP=

    3R,油滴从M到P的时间t1=

    3R

    v⑨

    又R=

    mv

    Bq⑩

    又④⑨⑩得t1=

    3E

    Bg

    从M到N的总时间t=t&;1+t2=(3+

    3

    3)

    E

    Bg

    答:(1)油滴运动的速度是v=

    2E

    B;

    (2)在x>0区域内所加电场的场强大小 E′=

    3E,方向竖直向上;

    (3)油滴从M点到N点所用的时间t=(3+

    3

    3)

    E

    Bg.

    点评:

    本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动;带电粒子在匀强电场中的运动.

    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,由几何知识确定圆心角是求解运动时间的关键.

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