Question

空间存在水平方向正交的匀强电场和匀强磁场，其大小分别为E= ，B=1T，方向如图所示，有一质量m=2.0×10

空间存在水平方向正交的匀强电场和匀强磁场，其大小分别为E= ，B=1T，方向如图所示，有一质量m=2.0×10 -6 kg，带正电荷量q=2.0×10 -6 C的微粒，在此空间做直线运动，试求其速度大小和方向。





Answer 1

解：先分析重力是否可以忽略。粒子重力G=mg=2.0×10 -5 N，电场力F 1 =Eq=2 ×10 -5 N。因重力与电场力的大小处在同一数量级，故重力不能忽略 再看粒子是否受到洛伦兹力，当粒子平行于磁感线方向运动时，不受洛伦兹力，但这样一来，粒子的运动方向与重力和电场力的合力方向垂直，它不可能做直线运动，与题目所设情境不符，故粒子一定受到洛伦兹力。可见，粒子运动时共受到三个力：重力G=mg，方向竖直向下；电场力F 1 =Eq，方向水平向右；洛伦兹力F 2 的大小与速度的大小有关，方向与速度的方向有关，只要确定了洛伦兹力的大小和方向，就可确定速度的大小和方向。那么是否存在这样一种情形，洛伦兹力与重力平衡，粒子沿电场方向做直线运动呢？其受力如图甲所示。仔细考虑一下，其实这种情形是不可能存在的，原因是随粒子速度的变化，洛伦兹力F 2 =qvB也将变化，从而竖直方向平衡被打破，可见粒子不可能做变速直线运动，而只能做匀速直线运动，其受力如图乙所示，由图可得 则 因为F 2 ⊥v，所以θ=α=60°，qvB=2mg 由此得 即粒子将以20 m/s的速度，与电场方向成60°角斜向上做匀速直线运动