如圖所示,空間存在著方向相同的勻強電場和勻強磁場,場強方向跟豎直方向

       成角,。一個質(zhì)量為m=0.5kg的帶電小球垂直于紙面向里運動時,它恰好沿直線運動,取g=10m/s2。

   (1)試判斷小球帶何種電荷?。

   (2)小球在電場中受到的電場力的大小和方向。

   (3)若將小球用長為L=1.2m的絕緣輕細線懸吊在圖中O點,如圖所示,由靜止釋放小球后,小球擺動到懸線斜向下與水平方向成角的位置時,懸線對O點的拉力的大小是多少?

(1) 帶正電荷(2) 4.0N,方向與電場方向相同(3)5.4N


解析:

 

  

(1)小球垂直于紙面向里沿直線運動,小球受重力mg、電場力F1和洛倫茲力F2,這三個力的方向都在豎直平面內(nèi),與小球的運動方向垂直,只有小球帶正電荷,三力才能平衡,如左圖所示,小球才能沿直線運動,而且一定是勻速直線運動。(4分)

   (2)由三力平衡,如左圖所示,電場力的大小

F1=mgcosa=4.0N,方向與電場方向相同。(4分)

   (3)小球縣吊在O點由靜止釋放后,受電場力F1、重力mg和細線拉力T(還可能受磁場力)作用下,,由靜止開始在豎直平面內(nèi)做圓周運動,擺到懸線與水平方向成a角位置時,此時速度方向與磁場方向平行,不受洛倫茲力,如右圖所示。

(4分)

小球由豎直位置擺到圖示位置時,電場力量力做功,有

(4分)

解得T=5.4N

則細線對O點的拉力大小T’=T=5.4N。(4分)

練習冊系列答案
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