2019_2020學(xué)年高中物理第三章磁場微型專題10帶電粒子在組合場疊加場中的運(yùn)動學(xué)案粵教版選修3_1.docx

教學(xué)資料范本2019_2020學(xué)年高中物理第三章磁場微型專題10帶電粒子在組合場疊加場中的運(yùn)動學(xué)案粵教版選修3_1編 輯：_時(shí) 間：_微型專題10帶電粒子在組合場、疊加場中的運(yùn)動學(xué)科素養(yǎng)與目標(biāo)要求物理觀念：1.知道組合場是電場與磁場各位于一定的區(qū)域內(nèi)，并不重疊.2.疊加場是指某區(qū)域同時(shí)存在電場、磁場和重力場中的兩個(gè)或者三個(gè)，也叫復(fù)合場科學(xué)思維：1.知道組合場問題一般可以按時(shí)間的先后順序分成若干個(gè)小過程，在每一個(gè)小過程中對粒子進(jìn)行分析.2.疊加場問題要弄清疊加場的組成，結(jié)合運(yùn)動情況和受力情況分析粒子的運(yùn)動一、帶電粒子在組合場中的運(yùn)動帶電粒子在電場、磁場組合場中的運(yùn)動是指粒子從電場到磁場或從磁場到電場的運(yùn)動通常按時(shí)間的先后順序分成若干個(gè)小過程，在每一運(yùn)動過程中從粒子的受力性質(zhì)、受力方向和速度方向的關(guān)系入手，分析粒子在電場中做什么運(yùn)動，在磁場中做什么運(yùn)動(1)在勻強(qiáng)電場中運(yùn)動：若初速度v0與電場線平行，粒子做勻變速直線運(yùn)動；若初速度v0與電場線垂直，粒子做類平拋運(yùn)動(2)在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動：若初速度v0與磁感線平行，粒子做勻速直線運(yùn)動；若初速度v0與磁感線垂直，粒子做勻速圓周運(yùn)動(3)解決帶電粒子在組合場中的運(yùn)動問題，所需知識如下：例1(20xx安徽師大附中期末)如圖1所示，在平面直角坐標(biāo)系xOy內(nèi)，第、象限內(nèi)存在沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場，第、象限內(nèi)存在半徑為L的圓形勻強(qiáng)磁場，磁場圓心在M(L,0)點(diǎn)，磁場方向垂直于坐標(biāo)平面向外一帶正電粒子從第象限中的Q(2L，L)點(diǎn)以速度v0沿x軸正方向射入，恰好從坐標(biāo)原點(diǎn)O進(jìn)入磁場，從P(2L,0)點(diǎn)射出磁場，不計(jì)粒子重力，求：圖1(1)電場強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的比值；(2)粒子在磁場與電場中運(yùn)動時(shí)間的比值答案(1)(2)解析(1)設(shè)粒子的質(zhì)量和所帶電荷量分別為m和q，粒子在電場中運(yùn)動，由平拋運(yùn)動規(guī)律及牛頓運(yùn)動定律得，2Lv0t1，Lat12，qEma粒子到達(dá)O點(diǎn)時(shí)沿y方向的分速度為vyat1v0，tan1，故45.則粒子在磁場中的速度為vv0.Bqv，由幾何關(guān)系得rL聯(lián)立解得(2)在磁場中運(yùn)動的周期為T，粒子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間為t2T，解得.針對訓(xùn)練(20xx天津理綜)平面直角坐標(biāo)系xOy中，第象限存在垂直于平面向里的勻強(qiáng)磁場，第象限存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場，如圖2所示一帶負(fù)電的粒子從電場中的Q點(diǎn)以速度v0沿x軸正方向開始運(yùn)動Q點(diǎn)到y(tǒng)軸的距離為到x軸距離的2倍粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O離開電場進(jìn)入磁場，最終從x軸上的P點(diǎn)射出磁場，P點(diǎn)到y(tǒng)軸距離與Q點(diǎn)到y(tǒng)軸距離相等不計(jì)粒子重力，問：(1)粒子到達(dá)O點(diǎn)時(shí)速度的大小和方向；(2)電場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小之比圖2答案(1)v0方向與x軸正方向成45角斜向上(2)解析(1)在電場中，粒子做類平拋運(yùn)動，設(shè)Q點(diǎn)到x軸距離為L，到y(tǒng)軸距離為2L，粒子的加速度為a，運(yùn)動時(shí)間為t，有2Lv0tLat2設(shè)粒子到達(dá)O點(diǎn)時(shí)沿y軸方向的分速度為vyvyat設(shè)粒子到達(dá)O點(diǎn)時(shí)速度方向與x軸正方向夾角為，有tan聯(lián)立式得45即粒子到達(dá)O點(diǎn)時(shí)速度方向與x軸正方向成45角斜向上設(shè)粒子到達(dá)O點(diǎn)時(shí)速度大小為v，由運(yùn)動的合成有v聯(lián)立式得vv0(2)設(shè)電場強(qiáng)度為E，粒子所帶電荷量為q，質(zhì)量為m，粒子在電場中受到的電場力為F，由牛頓第二定律可得Fma又FqE設(shè)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的半徑為R，所受的洛倫茲力提供向心力，有qvBm由幾何關(guān)系可知RL聯(lián)立式得學(xué)科素養(yǎng)例1和針對訓(xùn)練考查了帶電粒子在組合場中的運(yùn)動，按時(shí)間的先后順序分成若干個(gè)小過程，在每一個(gè)小過程中對粒子進(jìn)行分析，在解題過程中，回顧了物理概念和規(guī)律，鍛煉了從物理學(xué)視角對客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系認(rèn)識的能力，體現(xiàn)了“物理觀念”、“科學(xué)思維”等學(xué)科素養(yǎng)二、帶電粒子在疊加場中的運(yùn)動帶電粒子在疊加場中的運(yùn)動一般有兩種情況：(1)直線運(yùn)動：如果帶電粒子在疊加場中做直線運(yùn)動，一定是做勻速直線運(yùn)動，合力為零(2)圓周運(yùn)動：如果帶電粒子在疊加場中做圓周運(yùn)動，一定是做勻速圓周運(yùn)動，重力和電場力的合力為零，洛倫茲力提供向心力例2(20xx重慶一中高二上期中)如圖3所示，空間中的勻強(qiáng)電場水平向右，勻強(qiáng)磁場垂直紙面向里，一帶電微粒沿著直線從M運(yùn)動到N，以下說法正確的是()圖3A帶電微粒可能帶負(fù)電B運(yùn)動過程中帶電微粒的動能保持不變C運(yùn)動過程中帶電微粒的電勢能增加D運(yùn)動過程中帶電微粒的機(jī)械能守恒答案B解析根據(jù)做直線運(yùn)動的條件和受力情況可知，微粒一定帶正電，且做勻速直線運(yùn)動，所以選項(xiàng)A錯誤；由于電場力向右，對微粒做正功，電勢能減小，但重力做負(fù)功，由于微粒做勻速直線運(yùn)動，則合力做功為零，因此動能仍不變，選項(xiàng)B正確，C錯誤；由能量守恒可知，電勢能減小，機(jī)械能一定增加，所以選項(xiàng)D錯誤例3如圖4所示，在地面附近有一個(gè)范圍足夠大的相互正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向水平并垂直紙面向外，一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的帶電微粒在此區(qū)域恰好做速度大小為v的勻速圓周運(yùn)動(重力加速度為g)圖4(1)求此區(qū)域內(nèi)電場強(qiáng)度的大小和方向；(2)若某時(shí)刻微粒運(yùn)動到場中距地面高度為H的P點(diǎn)，速度與水平方向成45角，如圖所示則該微粒至少需要經(jīng)過多長時(shí)間才能運(yùn)動到距地面最高點(diǎn)？最高點(diǎn)距地面多高？答案(1)方向豎直向下(2)H解析(1) 要滿足帶負(fù)電微粒做勻速圓周運(yùn)動，則：qEmg得E，方向豎直向下(2)如圖所示，當(dāng)微粒第一次運(yùn)動到最高點(diǎn)時(shí)，135，則tTT因T所以：t，因微粒做勻速圓周運(yùn)動，qvBm，則R，故最高點(diǎn)距地面的高度為：H1RRsin45HH.1(帶電粒子在疊加場中的運(yùn)動)(多選)(20xx揚(yáng)州中學(xué)高二上期中)空間存在豎直向下的勻強(qiáng)電場和水平方向(垂直紙面向里)的勻強(qiáng)磁場，如圖5所示，已知一離子在電場力和洛倫茲力共同作用下，從靜止開始自A點(diǎn)沿曲線ACB運(yùn)動，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度為零，C為運(yùn)動的最低點(diǎn)不計(jì)重力，則()圖5A該離子帶負(fù)電BA、B兩點(diǎn)位于同一高度C到達(dá)C點(diǎn)時(shí)離子速度最大D離子到達(dá)B點(diǎn)后，將沿原曲線返回A點(diǎn)答案BC解析離子開始受到電場力作用開始向下運(yùn)動，可知電場力方向向下，則離子帶正電，A錯誤；根據(jù)動能定理知，洛倫茲力不做功，在A到B的過程中，動能變化為零，則電場力做功為零，A、B兩點(diǎn)等電勢，因?yàn)樵撾妶鍪莿驈?qiáng)電場，所以A、B兩點(diǎn)位于同一高度，B正確；根據(jù)動能定理得，離子運(yùn)動到C點(diǎn)電場力做功最大，則速度最大，C正確；只要將離子在B點(diǎn)的狀態(tài)與A點(diǎn)進(jìn)行比較，就可以發(fā)現(xiàn)它們的狀態(tài)(速度為零，電勢能相等)相同，如果右側(cè)仍有同樣的電場和磁場的疊加區(qū)域，離子就將在B點(diǎn)的右側(cè)重現(xiàn)前面的曲線運(yùn)動，因此，離子是不可能沿原曲線返回A點(diǎn)的，D錯誤2(帶電粒子在疊加場中的運(yùn)動)(20xx全國卷)如圖6，空間某區(qū)域存在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，電場方向豎直向上(與紙面平行)，磁場方向垂直于紙面向里，三個(gè)帶正電的微粒a、b、c電荷量相等，質(zhì)量分別為ma、mb、mc，已知在該區(qū)域內(nèi)，a在紙面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，b在紙面內(nèi)向右做勻速直線運(yùn)動，c在紙面內(nèi)向左做勻速直線運(yùn)動下列選項(xiàng)正確的是()圖6AmambmcBmbmamcCmcmambDmcmbma答案B解析設(shè)三個(gè)微粒的電荷量均為q，a在紙面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，說明洛倫茲力提供向心力，重力與電場力平衡，即magqEb在紙面內(nèi)向右做勻速直線運(yùn)動，三力平衡，則mbgqEqvBc在紙面內(nèi)向左做勻速直線運(yùn)動，三力平衡，則mcgqvBqE比較式得：mbmamc，選項(xiàng)B正確3(帶電粒子在組合場中的運(yùn)動)(20xx長郡中學(xué)期末)如圖7所示，某種帶電粒子由靜止開始經(jīng)電壓為U1的電場加速后，射入水平放置、電勢差為U2的兩塊導(dǎo)體板間的勻強(qiáng)電場中，帶電粒子沿平行于兩板的方向從兩板正中間射入，穿過兩板后又垂直于磁場方向射入邊界線豎直的勻強(qiáng)磁場中，則粒子射入磁場和射出磁場的M、N兩點(diǎn)間的距離d隨著U1和U2的變化情況為(不計(jì)重力，不考慮邊緣效應(yīng))()圖7Ad隨U1變化，d與U2無關(guān)Bd與U1無關(guān)，d隨U2變化Cd隨著U1、U2變化Dd與U1無關(guān)，d與U2無關(guān)答案A解析粒子在電場U1中加速，則qU1mv02，則有v0.粒子在偏轉(zhuǎn)電場中做類平拋運(yùn)動，設(shè)粒子在偏轉(zhuǎn)電場中的偏向角為，進(jìn)入磁場時(shí)的速度為v，則有：cos而在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，設(shè)運(yùn)動軌跡對應(yīng)的半徑為R，由幾何關(guān)系可得，半徑與直線MN夾角正好等于，則有：cos所以d，又因?yàn)榘霃焦絉，則有d.故d隨U1變化，d與U2無關(guān)，故A正確，B、C、D錯誤4(帶電粒子在組合場中的運(yùn)動)(20xx深圳高中聯(lián)盟高二上期末)如圖8所示裝置中，區(qū)域中有豎直向上的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度為E，區(qū)域中有垂直紙面向外的水平勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，區(qū)域中有垂直紙面向里的水平勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為2B.一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的帶負(fù)電粒子從左邊界O點(diǎn)正上方的M點(diǎn)以速度v0水平射入勻強(qiáng)電場，經(jīng)水平分界線OP上的A點(diǎn)與OP成60角射入?yún)^(qū)域的勻強(qiáng)磁場，并垂直豎直邊界CD進(jìn)入?yún)^(qū)域的勻強(qiáng)磁場中(粒子重力不計(jì)，區(qū)域、足夠大)求：圖8(1)粒子在區(qū)域勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動的軌道半徑；(2)O、A間的距離；(3)粒子從M點(diǎn)出發(fā)到第二次通過CD邊界所經(jīng)歷的時(shí)間答案(1)(2)(3)解析(1)粒子在勻強(qiáng)電場中做類平拋運(yùn)動，設(shè)粒子過A點(diǎn)時(shí)速度為v，由類平拋規(guī)律知v2v0.粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動，由牛頓第二定律得：qvBm所以R(2)設(shè)粒子在電場中的運(yùn)動時(shí)間為t1，加速度為a，則有qEmav0tan60at1，即t1O、A兩點(diǎn)間的距離為：Lv0t1(3)設(shè)粒子在區(qū)域磁場中的運(yùn)動時(shí)間為t2，粒子運(yùn)動周期為：T1則由幾何關(guān)系知：t2T1設(shè)粒子在區(qū)域磁場中的運(yùn)動時(shí)間為t3，同理：T2則：t3T2粒子從M點(diǎn)出發(fā)到第二次通過CD邊界所用時(shí)間為：tt1t2t3.一、選擇題考點(diǎn)一帶電粒子在疊加場中的運(yùn)動1.如圖1所示，豎直平面內(nèi)，勻強(qiáng)電場方向水平向右，勻強(qiáng)磁場方向垂直于紙面向里，一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子以速度v與磁場方向垂直，與電場方向成45角射入復(fù)合場中，恰能做勻速直線運(yùn)動，則關(guān)于電場強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小，正確的是(重力加速度為g)()圖1AE，BBE，BCE，BDE，B答案A解析假設(shè)粒子帶負(fù)電，則其所受電場力方向水平向左，洛倫茲力方向斜向右下方與v垂直，可以從力的平衡條件判斷出這樣的粒子不可能做勻速直線運(yùn)動，所以粒子應(yīng)帶正電荷，受力情況如圖所示根據(jù)合外力為零得mgqvBsin45qEqvBcos45聯(lián)立可得B，E.2(多選)一帶電小球在相互垂直的勻強(qiáng)電場、勻強(qiáng)磁場中做圓周運(yùn)動，勻強(qiáng)電場豎直向上，勻強(qiáng)磁場水平且垂直紙面向里，如圖2所示，下列說法正確的是()圖2A沿垂直紙面方向向里看，小球繞行方向?yàn)轫槙r(shí)針方向B小球一定帶正電且小球的電荷量qC由于洛倫茲力不做功，故小球運(yùn)動過程中機(jī)械能守恒D由于合外力做功等于零，故小球運(yùn)動過程中動能不變答案BD解析帶電小球在疊加場中，只有滿足重力與電場力大小相等、方向相反，小球受的合力才只表現(xiàn)為洛倫茲力，洛倫茲力提供向心力，小球做勻速圓周運(yùn)動，故小球所受電場力向上，小球帶正電，小球受的洛倫茲力方向要指向圓心，由左手定則判斷運(yùn)動方向?yàn)槟鏁r(shí)針，由mgqE可得q，故A錯誤，B正確；洛倫茲力不做功，但電場力做功，故機(jī)械能不守恒，故C錯誤；由于合外力做功等于零，根據(jù)動能定理，小球在運(yùn)動過程中動能不變，故D正確3(多選)如圖3所示，實(shí)線表示在豎直平面內(nèi)的電場線，電場線與水平方向成角，水平方向的勻強(qiáng)磁場與電場正交，有一帶電液滴沿虛線L斜向上做直線運(yùn)動，L與水平方向成角，且，則下列說法中正確的是()圖3A液滴一定做勻減速直線運(yùn)動B液滴一定做勻加速直線運(yùn)動C電場方向一定斜向上D液滴一定帶正電答案CD解析帶電液滴受豎直向下的重力G、平行于電場線方向的電場力F、垂直于速度方向的洛倫茲力F洛，帶電液滴做直線運(yùn)動，因此三個(gè)力的合力一定為零，帶電液滴做勻速直線運(yùn)動，故選項(xiàng)A、B錯誤當(dāng)帶電液滴帶正電，且電場線方向斜向上時(shí)，帶電液滴受豎直向下的重力、沿電場線向上的電場力、垂直于速度方向斜向左上方的洛倫茲力，這三個(gè)力的合力能夠?yàn)榱?，使帶電液滴沿虛線L做勻速直線運(yùn)動；如果帶電液滴帶負(fù)電或電場線方向斜向下，帶電液滴所受合力不為零，帶電液滴不可能沿直線運(yùn)動，故選項(xiàng)C、D正確考點(diǎn)二帶電粒子在組合場中的運(yùn)動4(多選)如圖4所示，A板發(fā)出的電子(重力不計(jì))經(jīng)加速后，水平射入水平放置的兩平行金屬板M、N間，M、N之間有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，電子通過磁場后最終打在熒光屏P上，關(guān)于電子的運(yùn)動，下列說法中正確的是()圖4A滑動觸頭向右移動時(shí)，電子打在熒光屏的位置上升B滑動觸頭向右移動時(shí)，電子通過磁場區(qū)域所用時(shí)間不變C若磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大，則電子打在熒光屏上的速度大小不變D若磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大，則電子打在熒光屏上的速度變大答案AC解析當(dāng)滑動觸頭向右移動時(shí)，電場的加速電壓增大，加速后電子動能增大，進(jìn)入磁場時(shí)的初速度增大，向下偏轉(zhuǎn)程度變小，打在熒光屏的位置上升，在磁場中運(yùn)動對應(yīng)的圓心角變小，運(yùn)動時(shí)間變短，選項(xiàng)A正確，B錯誤；磁感應(yīng)強(qiáng)度增大，電子在磁場中運(yùn)動速度大小不變，打在熒光屏上的速度大小不變，選項(xiàng)C正確，D錯誤5.如圖5所示，有理想邊界的勻強(qiáng)磁場方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，某帶電粒子的比荷(電荷量與質(zhì)量之比)大小為k，由靜止開始經(jīng)電壓為U的電場加速后，從O點(diǎn)垂直射入磁場，又從P點(diǎn)穿出磁場下列說法正確的是(不計(jì)粒子所受重力)()圖5A如果只增加U，粒子可以從dP之間某位置穿出磁場B如果只減小B，粒子可以從ab邊某位置穿出磁場C如果既減小U又增加B，粒子可以從bc邊某位置穿出磁場D如果只增加k，粒子可以從dP之間某位置穿出磁場答案D解析由題意可得qUmv2，k，r，解得r.只增加U，r增大，粒子不可能從dP之間某位置穿出磁場，故A錯誤粒子電性不變，不可能向上偏轉(zhuǎn)從ab邊某位置穿出磁場，故B錯誤既減小U又增加B，r減小，粒子不可能從bc邊某位置穿出磁場，故C錯誤只增加k，r減小，粒子可以從dP之間某位置穿出磁場，故D正確6如圖6所示，在x軸上方存在垂直于紙面向里且磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，在x軸下方存在垂直于紙面向外且磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場一帶負(fù)電的粒子從原點(diǎn)O與x軸成30角斜向上射入磁場，且在x軸上方磁場中運(yùn)動的半徑為R.粒子重力不計(jì)，則()圖6A粒子經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后一定能回到原點(diǎn)OB粒子在x軸上方和下方磁場中運(yùn)動的半徑之比為21C粒子完成一次周期性運(yùn)動的時(shí)間為D粒子第二次射入x軸上方磁場時(shí)，沿x軸前進(jìn)了3R答案D解析由r可知，粒子在x軸上方和下方磁場中運(yùn)動的半徑之比為12，選項(xiàng)B錯誤；粒子完成一次周期性運(yùn)動的時(shí)間tT1T2，選項(xiàng)C錯誤；粒子第二次射入x軸上方磁場時(shí)，沿x軸前進(jìn)了lR2R3R，則粒子經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后不能回到原點(diǎn)O，選項(xiàng)A錯誤，D正確二、非選擇題7(20xx市期末)如圖7所示的區(qū)域中，OM左邊為垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，右邊是一個(gè)電場強(qiáng)度大小未知的勻強(qiáng)電場，其方向平行于OM，且垂直于磁場方向一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子從小孔P以初速度v0沿垂直于磁場方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場中，初速度方向與邊界線的夾角60，粒子恰好從小孔C垂直于OC射入勻強(qiáng)電場，最后打在Q點(diǎn)，已知OCL，OQ2L，不計(jì)粒子的重力，求：圖7(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大?。?2)電場強(qiáng)度E的大小答案(1)(2)解析(1)畫出粒子運(yùn)動的軌跡如圖所示(O1為粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的圓心)：PO1C120設(shè)粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的半徑為r，rrcos60OCL得r粒子在磁場中做圓周運(yùn)動，受到的洛倫茲力充當(dāng)向心力，qv0Bm，解得：B(2)粒子在電場中做類平拋運(yùn)動，由牛頓第二定律得qEma水平方向2Lv0t豎直方向Lat2聯(lián)立解得E8(20xx天津理綜)如圖8所示，空間中存在著水平向右的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度大小E5 N/C，同時(shí)存在著水平方向的勻強(qiáng)磁場，其方向與電場方向垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B0.5 T有一帶正電的小球，質(zhì)量m1106 kg，電荷量q2106 C，正以速度v在圖示的豎直面內(nèi)做勻速直線運(yùn)動，當(dāng)經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)撤掉磁場(不考慮磁場消失引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象)，取g10 m/s2，求：(1)小球做勻速直線運(yùn)動的速度v的大小和方向；(2)從撤掉磁場到小球再次穿過P點(diǎn)所在的這條電場線經(jīng)歷的時(shí)間t.圖8答案(1)20m/s方向與電場方向成60角斜向上(2)3.5s解析(1)小球做勻速直線運(yùn)動時(shí)受力如圖，其所受的三個(gè)力在同一平面內(nèi)，合力為零，有qvB代入數(shù)據(jù)解得v20m/s速度v的方向與電場E的方向之間的夾角滿足tan代入數(shù)據(jù)解得tan60(2)撤去磁場后，由于電場力垂直于豎直方向，它對豎直方向的分運(yùn)動沒有影響，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，其初速度為vyvsin若使小球再次穿過P點(diǎn)所在的電場線，僅需小球的豎直方向上分位移為零，則有vytgt20聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)解得t2s3.5s.9.如圖9所示，直角坐標(biāo)系xOy位于豎直平面內(nèi)，在水平的x軸下方存在勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直xOy平面向里，電場線平行于y軸一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電小球，從y軸上的A點(diǎn)水平向右拋出，經(jīng)x軸上的M點(diǎn)進(jìn)入電場和磁場區(qū)域，恰能做勻速圓周運(yùn)動，從x軸上的N點(diǎn)第一次離開電場和磁場，MN之間的距離為L，小球過M點(diǎn)時(shí)的速度方向與x軸正方向夾角為.不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g，求：圖9(1)電場強(qiáng)度E的大小和方向；(2)小球從A點(diǎn)拋出時(shí)初速度v0的大??；(3)A點(diǎn)到x軸的高度h.答案(1)豎直向上(2)(3)解析(1)小球在電場