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+
2π
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+
2π
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.