如图9所示,坐标系xoy在竖直平面内,空间有沿水平方向垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感强度大小为B,在x<0的空间内还有沿x负方向的匀强电场.一个质量为m、带电量为q的油滴经图中M(-a,0)点(a>0),沿着与水平方向成α角斜向下作直线运动,进入x>0区域,求:
(1)油滴带什么电荷?油滴做匀速直线运动还是匀变速直线运动?请说明理由;
(2)油滴在M点运动速度的大小;
(3)油滴进入x>O区域,若能到达x轴上的N点(在图9中未标出),油滴在N点时速度大小是多少?
如图9所示,坐标系xoy在竖直平面内,空间有沿水平方向垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感强度大小为B,在x<0的空间内还有沿x负方向的匀强电场.一个质量为m、带电量为q的油滴经图中M(-a,0)点(a>0),沿着与水平方向成α角斜向下作直线运动,进入x>0区域,求:
(1)油滴带什么电荷?油滴做匀速直线运动还是匀变速直线运动?请说明理由;
(2)油滴在M点运动速度的大小;
(3)油滴进入x>O区域,若能到达x轴上的N点(在图9中未标出),油滴在N点时速度大小是多少?
(12分)
(1)由于油滴做直线运动,且油滴受重力、电场力为恒力,所以洛仑兹力大小方向也是不变的,如图2所示.由于油滴所受洛仑兹力大小方向不变,所以其速度v大小方向不变,应做匀速直线运动;由洛仑兹力的方向可判断该油滴带正电.
(2)由平衡条件:
qvBcosα=mg
qE=mgtanα
(3)M→N,油滴受qE=mgtanα做负功,重力功为零,洛仑兹力不做功.
根据动能定理,有: