问题 填空题

如图所示,真空中存在竖直向上的匀强电场和水平向里的匀强磁场,一质量为m,带电荷量为q的质点恰能以速度v在竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动,取t=0时质点在轨迹最低点,且重力势能为零,电势能也为零,则质点______时针(填“顺”或“逆”)转动,质点机械能的变化量随时间变化的关系式为△E=______.

答案

重力与电场力平衡,故电场力向上,由于电场方向向上,故电荷带正电;由于磁场方向是垂直向内,根据左手定则可知,转动方向逆时针;

洛伦兹力不做功,只有重力和电场力做功,故作用机械能和电势能相互转化,总量守恒,在最低点时,有:E=

1
2
mv2

则重力势能的表达式为:Ep=mg(R-Rcosθ)=mgR(1-cosωt)=mgR(1-cos

v
R
t),

因动能不变,且重力势能为零,则机械能的变化量随时间变化的关系式为:△E=mgR(1-cos

v
R
t),

故答案为:逆,mgR(1-cos

v
R
t).

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