如图所示,在xoy坐标平面的第一象限内有一沿-y轴正方向的匀强电场,在第四象限内有眼+y方向的匀强电场

2025-06-26 08:38:46
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回答1:

解:(1)题中说质点过Q点在第四象限做圆周运动,说明电场力和重力平衡,Eq=mg。

可以求出电场强度E=mg/q,那么在第一象限质点受两个力作用,重力mg,和电场力大小也为mg.

方向相同,质点从P点到Q点,电场力和重力都做正功。

设质点到达Q点速度为vt

则根据动能定理:2mgL+mgL+EqL=1/2mvt^2

又因为mg=Eq,

所以1/2mvt^2=4mgL

vt=2√2gL


(2)质点在第一象限内做类似平抛运动,只不过加速度大小为a=2g.

初动能E=2mgL=1/2mv0^2

v0=2√gL

质点到达Q点合速度为vt=2√2gL,

水平方向速度不变,仍然为v0=2√gL

解得竖直方向速度v1=v0=2√gL

所以合速度vt的方向与竖直方向成45度角,与x轴的负方向也成45度角。(见草图)

根据几何关系,质点的运动轨迹的圆心角为90度。

质点的运动周期T=2πm/qB.

经历时间t=T/4=πm/2qB. //*解到这里突然发现题中磁场强度大小没给出,才发现是能求出B的大小的*//

OQ=L,是轨迹曲线的弦。

根据几何关系可以求出运动半径R=mvt/qB=√2L/2

解得B=4m√g/q√L

将B代入t=πm/2qB=π√L/8√g

回答2:

1、由题意可得粒子到达Q点前加速度为:a=g+qE/m,初始速度为:v0=2√(gl),
设:从P点到Q点的运动时间为:t0
则有:l=at0^2/2,t0=2l/v0,解得:a=2g
故有:g+qE/m=2g,解得:E=mg/q
由动能定律:mv^2/2=2mgl+2mgl (电场力做功等于重力做功)
解得:v=2√(2gl)
2、设:粒子做圆周运动的半径为:r
而OQ为圆周的一段弦,则OQ对应的圆心角为:α=2arctan(2gt0/v0)=2*π/4=π/2
则有:mv^2/r=qvB,
解得:v=qBr/m,ω=qB/m
由:α=π/2,解得:r=√2l/2,
由:v=2√(2gl),v=qBr/m,r=√2l/2,
代入得:2√(2gl)=qB√2l/2m,解得:B=[4m√(g/l)]/q
故:t=α/ω=mπ/(2qB)=[π√(l/g)]/8