Question

【題目】如圖所示，空間中存在著水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E=5 N/C，同時(shí)存在著水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其方向與電場(chǎng)方向垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.5T。有一帶正電的小球，質(zhì)量m=1.0×10-6kg，電荷量q=2×10-6C，正以速度v在圖示的豎直面內(nèi)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)撤掉磁場(chǎng)（不考慮磁場(chǎng)消失引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象）取g=10m/s2 ， 求

（1）小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度v的大小和方向；
（2）從撤掉磁場(chǎng)到小球再次穿過(guò)P點(diǎn)所在的這條電場(chǎng)線經(jīng)歷的時(shí)間t。

Answer 1

【答案】
（1）

解：小球勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)受力如圖，其所受的三個(gè)力在同一平面內(nèi)，合理為零，有

①

代入數(shù)據(jù)解得 ②

速度v的方向與電場(chǎng)E的方向之間的夾角滿足

③

代入數(shù)據(jù)解得

④

答：小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度v的大小和方向分別為20m/s；速度v的方向與電場(chǎng)E的方向之間的夾角600

（2）

解：撤去磁場(chǎng)后，由于電場(chǎng)力垂直于豎直方向，它對(duì)豎直方向的分運(yùn)送沒有影響，以P點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，豎直向上為正方向，小球在豎直方向上做勻減速運(yùn)動(dòng)，其初速度為vy=vsinθ⑤

若使小球再次穿過(guò)P點(diǎn)所在的電場(chǎng)線，僅需小球的豎直方向上分位移為零，則有 ⑥

聯(lián)立⑤⑥式，代入數(shù)據(jù)解得 ⑦

答：從撤掉磁場(chǎng)到小球再次穿過(guò)P點(diǎn)所在的這條電場(chǎng)線經(jīng)歷的時(shí)間t為3.5s

【解析】（1）小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，受力平衡，根據(jù)平衡條件結(jié)合幾何關(guān)系列式求解即可；（2）撤去磁場(chǎng)后，由于電場(chǎng)力垂直于豎直方向，它對(duì)豎直方向的分運(yùn)動(dòng)沒有影響，小球在豎直方向上做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，若使小球再次穿過(guò)P點(diǎn)所在的電場(chǎng)線，僅需小球的豎直方向的分位移為零，根據(jù)豎直上拋運(yùn)動(dòng)的基本公式列式求解即可．