问题 计算题

如图所示,在正交坐标系的空间中,同时存在匀强电场和匀强磁场(x轴正方向水平向右,y轴正方向竖直向上)。匀强磁场的方向与平面平行,且与x轴的夹角为60°。一质量为m、电荷量为+q的带电质点从y轴上的点沿平行于z轴方向以速度射入场区,重力加速度为g。

(1)若B的大小不变,要使质点恰好做匀速圆周运动,求电场强度E的大小及方向;

(2)若B的大小可以改变,要使质点沿方向做匀速直线运动,求电场强度E的最小值及方向;

(3)撤去磁场,而电场强度E仍为第(2)问所求的情况, 当带电质点从P点射入,求它运动到平面时的位置坐标。

答案

(1) 方向竖直向上(2)(3)

(1)由于质点做匀速圆周运动,所以质点受到电场力、重力二力平衡,

即: ---------------(3分)

方向竖直向上  --------------------------------------(2分)

(2)当电场力方向与洛伦兹力方向垂直时,场强有最小值。

此时电场强度的方向与平面的夹角为60°,即与磁感应强度B的方向相同。-----(2分)

 ------------------------------------(3分)

   ---------------------------------------------(2分)

(3)撤去磁场后,带电质点受到重力mg和电场力作用,其合力与存在磁场时的洛伦兹力大小相等方向相反,与方向垂直,做类平抛运动。设经过时间t到达平面内的点

 ------------(2分)

y =" 0" --------------------------------(1分)

加速度a= gsin300 =" g/2" ---------(2分)

 (2分)

   -------------------------(1分)

 --------------------(1分)

 -----(1分)

单项选择题
单项选择题 B型题