问题 计算题

(15分)如图所示,在足够大的空间范围内,同时存在着竖直向上的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场,电场强度为E,磁感应强度为B。足够长的斜面固定在水平面上,斜面倾角为。有一带电的小球P静止于斜面顶端A处,且恰好对斜面无压力。若将小球P以初速度水平向右抛出(P视为质点),一段时间后,小球落在斜面上的C点。已知小球的运动轨迹在同一竖直平而内,重力加速度为g,求: 

(1)小球P落到斜面时速度方向与斜面的夹角及由A到C所需的时间t;

(2)小球P抛出到落回斜面的位移x的大小。

答案

(1)45º (2)

题目分析:(1)物体P静止时不受洛伦兹力作用,仅有自身重力和电场力,对斜面无压力  

             ①

P获得水平初速度后由于重力和电场力平衡,将在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,由对称性可得物体P落到斜面时其速度方向与斜面的夹角为45º              ②

        ③ 

     ④    

圆周运动转过的圆心角为,物体P由A到C所需的时间:

        ⑤

(2)由③式可知,P做匀速圆周运动        ⑥

由几何关系知             ⑦

由①⑤⑥可解得位移             ⑧

评分参考:第(1)问10分,①②③④⑤式各2分;第(2)问5分,⑥式1分,⑦⑧各2分。

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