如图所示,在地面附近,坐标系xOy在竖直平面内,空间有沿水平方向垂直于纸面向里的匀强磁场。 磁感应强... 40
如图所示,在地面附近,坐标系xOy在竖直平面内,空间有沿水平方向垂直于纸面向里的匀强磁场。磁感应强度大小为B,在x<0的空间内还有沿x轴负方向的匀强电场,场强大小为E,一...
如图所示,在地面附近,坐标系xOy在竖直平面内,空间有沿水平方向垂直于纸面向里的匀强磁场。
磁感应强度大小为B,在x<0的空间内还有沿x轴负方向的匀强电场,场强大小为E,一个带正电的油滴经图中x轴上的M点,始终沿与水平方向成角a=30°的斜向下的直线运动,进入x>0的区域,要使油滴进入x>0的区域后能在竖直平面内做匀速圆周运动,需在x>0区域内加一个匀强电场,若带电油滴做圆周运动恰能通过x轴上的N点,且MO=NO,求:
(1)油滴运动的速率
(2)在X>0空间内所加电场的场强大小和方向
(3)油滴从x轴上的M点开始到达x轴上的N点所用的时间
问题补充: 详解... 展开
磁感应强度大小为B,在x<0的空间内还有沿x轴负方向的匀强电场,场强大小为E,一个带正电的油滴经图中x轴上的M点,始终沿与水平方向成角a=30°的斜向下的直线运动,进入x>0的区域,要使油滴进入x>0的区域后能在竖直平面内做匀速圆周运动,需在x>0区域内加一个匀强电场,若带电油滴做圆周运动恰能通过x轴上的N点,且MO=NO,求:
(1)油滴运动的速率
(2)在X>0空间内所加电场的场强大小和方向
(3)油滴从x轴上的M点开始到达x轴上的N点所用的时间
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解:1)油滴在x<0的区域受到重力mg,电场力Eq,磁场力qvB,三力平衡(不平衡的话,油滴不可能始终沿与水平方向成角a=30°的斜向下的直线运动)
现对力进行分解:竖直方向:mg=qvBsin60° (用左手定则知磁场力与x轴正方向夹角为60°) 水平分向:Eq=qvBcos60°
联立解得:v=2E/B,mg=√3Eq
所以油滴速率为2E/B
2)若油滴在x>0处能做圆周运动,则油滴受的电场力要和重力平衡,
由(1)得E'q=mg=√3Eq
则E'=√3E
所以电场的方向是竖直向上,大小为√3E
3)设油滴与y轴交点为D,过点D做MD的延长线DF,油滴作圆周运动的圆心为Q'
通过画图可以得到:∠NDF=60°,则对应圆心角∠NO'D=120°
则做圆周运动的时间t1=120°/360° *T=2πm/3qB
在三角形O'DN中,由O'D=r=mv/qB,∠NO'D=120°得:
DN=√3O'D=√3mv/qB
则油滴做直线运动的时间t2=MD/v=DN/v=√3m/qB
所以总时间t=t1+t2=(2π/3+√3)m/qB=(2π/3+√3)*√3E/(gB) (m可由(1)中得出的结果化)
可以结合这个一起看:http://zhidao.baidu.com/question/221524359.html
现对力进行分解:竖直方向:mg=qvBsin60° (用左手定则知磁场力与x轴正方向夹角为60°) 水平分向:Eq=qvBcos60°
联立解得:v=2E/B,mg=√3Eq
所以油滴速率为2E/B
2)若油滴在x>0处能做圆周运动,则油滴受的电场力要和重力平衡,
由(1)得E'q=mg=√3Eq
则E'=√3E
所以电场的方向是竖直向上,大小为√3E
3)设油滴与y轴交点为D,过点D做MD的延长线DF,油滴作圆周运动的圆心为Q'
通过画图可以得到:∠NDF=60°,则对应圆心角∠NO'D=120°
则做圆周运动的时间t1=120°/360° *T=2πm/3qB
在三角形O'DN中,由O'D=r=mv/qB,∠NO'D=120°得:
DN=√3O'D=√3mv/qB
则油滴做直线运动的时间t2=MD/v=DN/v=√3m/qB
所以总时间t=t1+t2=(2π/3+√3)m/qB=(2π/3+√3)*√3E/(gB) (m可由(1)中得出的结果化)
可以结合这个一起看:http://zhidao.baidu.com/question/221524359.html
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