某空间区域存在匀强电场和匀强磁场,匀强电场的电场强度为0.5N/C,一带电量为q=+10-3C,质量为m=3×10-5kg的油滴从高5m处落入该区域后,恰好做匀
题型:不详难度:来源:
某空间区域存在匀强电场和匀强磁场,匀强电场的电场强度为0.5N/C,一带电量为q=+10-3C,质量为m=3×10-5kg的油滴从高5m处落入该区域后,恰好做匀速直线运动(忽略空气阻力的作用),求匀强磁场的磁感应强度的最小值.(重力加速度g=10m/s2) |
答案
4×10-2T |
解析
带电油滴进入电场和磁场区域后做匀速直线运动,所以油滴处于受力平衡状态,油滴受力如右图所示.由于进入场区时速度竖直向下,所以磁场力F洛一定在水平方向上,与重力垂直,所以电场力F在水平方向的分力等于磁场力F洛,在竖直方向的分力等于重力G. F=qE=0.5×10-3N=5×10-4N① mg=3×10-4N② 设F与竖直方向的夹角为θ,竖直方向上有: mg=Fcosθ③ 水平方向上有:F洛=Fsinθ④ ①②③④式可得:F洛=4×10-4N 设油滴下落到场区时的速度为v,v==10m/s 当速度与磁场垂直时,粒子所受的洛伦兹力最大.所以,当磁场与速度垂直时,磁场的磁感应强度最小,设磁感应强度的最小值为B. F洛=qvB,B==T=4×10-2T |
举一反三
.2008年9月25日中国“神舟七号”宇宙飞船顺利升空,9月27日,中国宇航员首次实现太空出舱.下一步我国将于2015年发射空间站,设该空间站体积很大,宇航员可以在里面进行多项体育活动,一宇航员在站内玩垒球(万有引力可以忽略不计),上半侧为匀强电场,下半侧为匀强磁场,中间为分界面,电场与分界面垂直,磁场垂直纸面向里,电场强度为E=100V/m,宇航员位于电场一侧距分界面为h=3m的P点,PO垂直于分界面,D位于O点右侧,垒球质量为m=0.1kg,带电量为q=-0.05C,该宇航员从P点以初速度v0=10m/s平行于界面投出垒球,要使垒球第一次通过界面就击中D点,且能回到P点.求:
(1)OD之间的距离d. (2)垒球从抛出第一次回到P点的时间t.(计算结果保留三位有效数字) |
在绝缘水平面上固定着带电小球A,其质量为M,所带电量为Q.带电小球B与A之间相距为r,质量为m,所带电量为q.现将小球B无初速释放,求: (1)刚释放小球B的加速度为多大? (2)释放后B做什么运动? |
.如图所示,在坐标系xoy平面内,在x=0和x=L之间的区域中分布着垂直纸面向里的匀强磁场和沿x轴正方向的匀强电场,磁场的下边界PQ与x轴负方向成45°,磁感应强度大小为B,电场的上边界为x轴,电场强度大小为E。一束包含着各种速率的比荷为的粒子从Q点垂直y轴射入磁场,一部分粒子通过磁场偏转后从边界PQ射出,进入电场区域,带电粒子重力不计。 (1)求能够从PQ边界射出磁场的粒子的最大速率; (2)若一粒子恰从PQ的中点射出磁场,求该粒子射出电场时的位置坐标
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(12分)如图所示,空间存在范围足够大的竖直向下的匀强电场,电场强度大小E =l.0×10-4v/m,在绝缘地板上固定有一带正电的小圆环A。初始时,带正电的绝缘小球B静止在圆环A的圆心正上方,B的电荷量为g= 9×10-7C,且B电荷量始终保持不变。始终不带电的绝缘小球c从距离B为x0= 0.9m的正上方自由下落,它与B发生对心碰撞,碰后不粘连但立即与B一起竖直向下运动。它们到达最低点后(未接触绝缘地板及小圆环A)又向上运动,当C、B刚好分离时它们不再上升。已知初始时,B离A圆心的高度r= 0.3m.绝缘小球B、C均可以视为质点,且质量相等,圆环A可看作电量集中在圆心处电荷量也为q =9×l0-7C的点电荷,静电引力常量k=9×109Nm2/C2.(g取10m/s2)。求: (l)试求B球质量m;(2)从碰后到刚好分离过程中A对B的库仑力所做的功。 |
.(18分)如图所示,xoy平面内,在y轴左侧某区域内有一个方向竖直向下,水平宽度为l=×10-2m,电场强度为E=1.0×104N/C的匀强电场.在y轴右侧有一个圆心位于x轴上,半径为r=0.01m的圆形磁场区域,磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度B=0.01T,在坐标为x0=0.04m处有一垂直于轴的面积足够大的荧光屏PQ。今有一束带正电的粒子从电场左侧沿+x方向射入电场,穿出电场时恰好通过坐标原点,速度大小为v=2×106m/s方向与x轴成30°角斜向下.若粒子的质量m=1.0×10-20kg,电量为q=1.0×10-10C,试求:
(1)粒子射入电场时的位置坐标和初速度; (2)若圆形磁场可沿轴移动,圆心O’在x轴上的移动范围为[0.01,+∞),由于磁场位置的不同,导致该粒子打在荧光屏上的位置也不同,试求粒子打在荧光屏上的范围。 |
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