如图所示,在xOy平面内,有场强E=12N/C,方向沿x轴正方向的匀强电场和磁感应强度大小为B=2T、方向垂直xOy平面

如图所示,在xOy平面内,有场强E=12N/C,方向沿x轴正方向的匀强电场和磁感应强度大小为B=2T、方向垂直xOy平面指向纸里的匀强磁场.一个质量m=4×10 -5 kg,电量q=2.5×10 -5 C带正电的微粒,在xOy平面内做匀速直线运动,运动到原点O时,撤去磁场,经一段时间后,带电微粒运动到了x轴上的P点.求:
(1)P点到原点O的距离;
(2)带电微粒由原点O运动到P点的时间.
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123445566 幼苗

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对带电粒子进行受力分析,受到竖直向下的重力,水平向右的电场力和垂直于受到的洛伦兹力,由题意可知:
重力为:mg=4×10 -4 N
电场力为:F=Eq=3×10 -4 N
由力的合成有:(Bqv) 2 =(Eq) 2 +(mg) 2
以上几式联立得:v=10m/s
设速度与x轴的方向为θ,则有:
tanθ=
qE
mg =
3
4
θ=37°
因为重力和电场力的合力是恒力,且方向与微粒在O点的速度方向垂直,所以在撤去磁场后,微粒的运动为类平抛运动.
可沿初速度方向和合力方向进行分解.设沿初速度方向的位移为S 1 ,沿合力方向的位移为S 2 ,则有:
S 1 =vt
S 2 =
1
2

(Eq) 2 + (mg) 2
m t 2
tan3 7 ° =
s 2
s 1

.
OP =
vt
cos 37 0
以上各式联立得:

.
OP =15m
t=1.2s
答:P点到原点O的距离为15m,O点到P点运动时间为1.2s.

1年前

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