分析 (1)根據(jù)小球的運動可知小球受力平衡,合外力為零;對小球受力分析,利用力的合成與分解和共點力的平衡可求出E1、B1.
(2)由圖可知,小球在x軸上方做勻速圓周運動,可判斷受到的重力和電場力平衡,由二力平衡和可求出電場E2的大小和方向.
(3)小球在x軸上方做勻速圓周運動,由幾何關(guān)系可求出軌道半徑R為$\frac{5}{3}$,向心力提供洛倫茲力,結(jié)合牛頓第二定律即可求出磁場B2的大小,由左手定則可判斷方向.
解答 解:(1)小球從M向N做勻速直線運動,可知小球所受合外力為零,對小球受力分析(如圖一所示),
受到重力、電場力和洛倫茲力作用,由小球的受力可知小球帶正電,
有:tanθ=$\frac{q{E}_{1}}{mg}$,θ=53°,
解得:E1=20V/m,
洛倫茲力的大小與電場力和重力的合力大小相等,有:qvB1=$\frac{mg}{cos53°}$,
解得:B1=5T;
(2)小球x軸上方做勻速圓周運動(如圖二所示),可知電場力與重力平衡,
所以有:E2=$\frac{mg}{q}$,代入數(shù)據(jù)解得:E2=15N/C,因小球帶正電,所以E2方向沿y軸正方向.
(3)設(shè)小球在x軸上方做勻速圓周運動的半徑為R,
由幾何關(guān)系(如圖二)可得:Rsin53°+R=ON
則:ON=OMtan37°,
解得:R=$\frac{5}{3}$m,
小球做勻速圓周運動的向心力由洛倫茲力提供,由牛頓第二定律有:
qvB2=m$\frac{{v}^{2}}{R}$,
解得:B2=$\frac{mv}{qR}$,代入數(shù)據(jù)解得:B2=4.5T;
因小球帶正電,由左手定則可知磁感應(yīng)強度B2的方向垂直紙面向里.
答:(1)電場強度E1大小為20V/m,磁感應(yīng)強度B1的大小為5T;
(2)電場E2的大小為15N/C,方向為沿y軸的正方向.
(3)磁場B2的大小為4.5T,方向為垂直紙面向里.
點評 該題考察了帶電粒子在復(fù)合場中的運動.帶電粒子在復(fù)合場中的運動情況有很多,常見的運動情況有如下幾種:
1.帶電粒子在復(fù)合場中所受的合外力為零時,粒子將處于靜止?fàn)顟B(tài)或做勻速直線運動運動.
2.當(dāng)帶電粒子所受的合外力時刻指向一個圓心充當(dāng)向心力時,粒子將做勻速圓周運動(如:電場力和重力相平衡,洛倫茲力提供向心力).
3.當(dāng)帶電粒子所受的合外力大小、方向均不斷發(fā)生變化時,則粒子將非勻變速做曲線運動.
解決此類問題的關(guān)鍵是正確的對粒子進行受力分析和運動的分析,并結(jié)合草圖進行解答.
科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | x1>x2>x3 | B. | x1<x2<x3 | ||
C. | x1=x2=x3 | D. | 三者關(guān)系無法確定 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | $\frac{1}{3}$ | B. | $\frac{2}{3}$ | C. | 1 | D. | $\frac{4}{3}$ |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 研究跳水運動員轉(zhuǎn)體動作時,運動員可視為質(zhì)點 | |
B. | 靜止的物體一定不受滑動摩擦力 | |
C. | 速度大的物體慣性大,速度小的物體慣性小 | |
D. | 靜止于桌面上的書,受到桌面的支持力是因為桌面發(fā)生形變而產(chǎn)生 |
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A. | s=$\frac{a{t}^{2}}{2}$ | B. | T=$\frac{2π}{ω}$ | C. | I=$\frac{?}{R+r}$ | D. | E=$\frac{F}{q}$ |
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