问题标题:
【如图所示,坐标系xOy在竖直平面内,y轴沿竖直方向,第二、三和四象限有沿水平方向、垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度为B.第四象限的空间内有沿x轴正方向的匀强电场,场强为E.一】
问题描述:
如图所示,坐标系xOy在竖直平面内,y轴沿竖直方向,第二、三和四象限有沿水平方向、垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度为B.第四象限的空间内有沿x轴正方向的匀强电场,场强为E.一个带正电荷的小球从图中x轴上的M点,沿着与水平方向成θ=30°角的斜向下的直线做匀速运动,经过y轴上的N点进入x<0的区域内.要使小球进入x<0区域后能在竖直面内做匀速圆周运动,需在x<0区域内另加一匀强电场.(已知重力加速度为g)
(1)求在x<0区域内所加匀强电场E1的大小和方向;
(2)若带电小球做圆周运动通过y轴上的P点(P点未标出),求小球从N点运动到P点所用的时间t;
(3)若在第一象限加一匀强电场,可使小球从P点沿直线运动到M点,求此电场强度的最小值E2.
韩泉叶回答:
(1)小球在MN段受力如图.由题意,小球在MN段球做匀速直线运动,所以球受到如图所示的三个力而平衡所以有:mgtan30°=qE ①
qvBsin30°=qE ②
要使小球进入x<0区域后能在竖直面内做匀速圆周运动,球受的重力mg必与电场力qE1是一对平衡力,则有
qE1=mg ③
联立①③解得:E1=3E
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