问题 问答题

如图所示,匀强电场的电场强度大小为E、方向竖直向下;匀强磁场的磁感应强度为B、方向水平,垂直纸面向里,电、磁场的范围足够大.

(1)若质量为m的带电油滴在垂直于B的平面内以半径r作匀速圆周运动,油滴的电量是多少?速度多大?方向怎样?

(2)若此运动油滴在轨道最低点A处分裂为完全相同的两滴,其中一滴以半径R=3r沿原方向继续作匀速圆周运动,且两油滴的圆形轨道在A点相切,分析另一油滴将如何运动?并画出两油滴的运动轨迹.

答案

(1)油滴作匀速圆周运动,可确定重力与电场力平衡mg=QE,

因电场力    F=QE                                                     

方向竖直向上,所以油滴带负电                                         

根据左手定则可确定油滴顺时针方向绕行.

电量大小Q=

mg
E

又据QvB=m

v2
r
                                      

得v=

Brg
E
                                         

(2)分裂为相同的两滴后,根据其中一滴仍作匀速圆周运动,即电场力与重力仍平衡,则v=

BRg
E

因为R=3r,可知它的速度v1=3v …①

分裂前后动量守恒有:mv=

1
2
mv1+
1
2
mv2…②

联解①②得     v2=-v                        

所以另一滴也沿顺时针方向作匀速圆周运动,轨道半径、速率均与原油滴相同                                  

但A为轨道最高点,即与原轨道相切.

运动轨迹如图所示

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