Question

如圖所示，位于豎直平面內(nèi)的坐標(biāo)系，在其第三象限空間有沿水平方向的、垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=0．5T，還有沿x軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)大小為E=2N／C。在其第一象限空間有沿y軸負(fù)方向的、場強(qiáng)大小也為E的勻強(qiáng)電場，并在的區(qū)域有磁感應(yīng)強(qiáng)度也為B的垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場。一個帶電荷量為q的油滴從圖中第三象限的P點得到一初速度，恰好能沿PO作勻速直線運(yùn)動(PO與x軸負(fù)方向的夾角為=45°)，并從原點O進(jìn)入第一象限。已知重力加速度g=10m／s²，問：

(1)油滴在第三象限運(yùn)動時受到的重力、電場力、洛倫茲力三力的大小之比，并指出油滴帶何種電荷；

(2)油滴在P點得到的初速度大�。�

(3)油滴在第一象限運(yùn)動的時間。

Answer 1

 (1)根據(jù)受力分析(如圖)可知油滴帶負(fù)電荷                （2分）

設(shè)油滴質(zhì)量為m，由平衡條件得：mg ∶qE ∶f＝1 ∶1 ∶ （2分）

(2)由第（1）問得：m＝        （2分）

qvB＝qE                 （2分）

解得：v＝＝4m/s     （1分）

(3)進(jìn)入第一象限，電場力和重力平衡，知油滴先作勻速直線運(yùn)動，進(jìn)入y≥h的區(qū)域后作勻速圓周運(yùn)動，路徑如圖，最后從x軸上的N點離開第一象限                                     （2分）

由O→A勻速運(yùn)動的位移為s₁＝＝h     （2分）

其運(yùn)動時間：t₁＝＝0.1s                    （1分）

由幾何關(guān)系和圓周運(yùn)動的周期關(guān)系式T＝                （2分）

知由A→C的圓周運(yùn)動時間為t₂＝T＝＝0.628s           （2分）

由對稱性知從C→N的時間t₃＝t₁                            （1分）

在第一象限運(yùn)動的總時間t＝t₁＋t₂＋t₃＝2×0.1s＋0.628s＝0.828s  （1分）