16.如图所示,水平地面上放有一张正方形桌子,桌面abcd边长为L,桌面水平、光滑、绝缘,距地面高度为h,正方形桌面内有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B,在桌面以外有竖直向下的匀强电场,电场强度为E。(电场、磁场图中没有画出)一质量为m,电荷量为q的带正电小球(可看作质点),从桌面边缘ad中点M,以垂直于ad边的速度v进入磁场区域。重力加速度为g。
(1)要使小球能够从ab边飞离桌面,求小球进入磁场时速度大小的范围;
(2)若小球恰好能从桌面上b点飞出,求小球落地点到桌面上b点的距离。
23.如图所示,地面上方竖直界面N左侧空间存在着水平的、垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度B=2.0 T。与N平行的竖直界面M左侧存在竖直向下的匀强电场,电场强度E1=100N/C。在界面M与N之间还同时存在着水平向左的匀强电场,电场强度E2=200N/C。在紧靠界面M处有一个固定在水平地面上的竖直绝缘支架,支架上表面光滑,支架上放有质量m2=1.8×10-4kg的带正电的小物体b(可视为质点),电荷量q2=1.0×10-5 C。一个质量为m1=1.8×10-4 kg,电荷量为q1=3.0×10-5 C的带负电小物体(可视为质点)a以水平速度v0射入场区,沿直线运动并与小物体b相碰,a、b两个小物体碰后粘合在一起成小物体c,进入界面M右侧的场区,并从场区右边界N射出,落到地面上的Q点(图中未画出)。已知支架顶端距地面的高度h=1.0 m,M和N两个界面的距离L=0.10 m, g取10m/s2。
求:
(1)小球a水平运动的速率。
(2)物体c刚进入M右侧的场区时的加速度。
(3)物体c落到Q点时的动能。
15.在如图所示的直角坐标系中,x轴的上方有与x轴正方向成角的匀强电场,场强的大小为,x轴的下方有垂直于面的匀强磁场,磁感应强度的大小为。把一个比荷为的正电荷从坐标为(0,1)的A点处由静止释放.电荷所受的重力忽略不计,求:
(1)电荷从释放到第一次进入磁场时所用的时间t;
(2)电荷在磁场中运动轨迹的半径;
(3)电荷第二次到达x轴上的位置
18.如图所示,空间存在足够大、正交的匀强电、磁场,电场强度为E、方向竖直向下,磁感应强度为B、方向垂直纸面向里。从电、磁场中某点P由静止释放一个质量为m、带电量为+q的粒子(粒子受到的重力忽略不计),其运动轨迹如图虚线所示。对于带电粒子在电、磁场中下落的最大高度H,下面给出了四个表达式,用你已有的知识计算可能会有困难,但你可以用学过的知识对下面的四个选项做出判断。你认为正确的是( )
(1)
(1)对小球做受力分析可知,小球在桌面上运动时重力与支持力平衡,小球在磁场作用下做匀速圆周运动。
当小球从a点飞离桌面时,速度最小,设此时小球运动半径为r1,由几何关系可得
已知洛伦兹力提供向心力
解得
当小球从b点飞离桌面时,速度最大,设此时小球运动半径为r2,由几何关系可得
解得
已知洛伦兹力提供向心力
解得
可得速度大小范围
(
本题考查了带电粒子在电场和磁场里的运动、牛顿第二定律及平抛运动;
从ab边飞出的速度大小范围,分别对应从a点飞离桌面和从b点飞离桌面;从桌面飞离后小球即做平抛运动。
在(1)中不能成功找到圆周运动的半径R与L的关系;
(2)中所求距离容易误求作类平抛运动的水平位移;