(2011•湖南一模)如图甲所示,在边界MN左侧存在斜方向的匀强电场E1,在MN的右侧有竖直向上、场强大小为E2=0.4
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(1)设MN左侧匀强电场场强为E1,方向与水平方向夹角为θ

带电小球受重力和电场力,由于粒子做直线运动,故电场力向右上方

沿水平方向有   qE1cosθ=ma

沿竖直方向有   qE1sinθ=mg

对水平方向的匀加速运动,根据速度位移公式,有

v2=2as

代入数据可解得

E1=0.5N/C

θ=53°

即E1大小为0.5N/C,方向与水平向右方向夹53°角斜向上.

(2)带电微粒在MN右侧场区始终满足 qE2=mg

在0~1s时间内,带电微粒在E3电场中a=

qE3

m=

1×10−5×0.004

4×10−7=0.1m/s2

带电微粒在1s时的速度大小为  v1=v+at=1+0.1×1=1.1m/s

在1~1.5s时间内,带电微粒在磁场B中运动,

周期为 T=

2πm

qB=

2π×4×10−7

1×10−5×0.08π=1s

在1~1.5s时间内,带电微粒在磁场B中正好作半个圆周运动;

故带电微粒在MN右侧场区中运动了1.5s时的速度大小为1.1m/s,方向水平向左.

(3)在0s~1s时间内带电微粒前进距离 s1=vt+[1/2]at2=1×1+[1/2]×0.1×12=1.05m

带电微粒在磁场B中作圆周运动的半径 r=

mv

qB=

4×10−7×1.1

1×10−5×0.08π=

1.1

2πm

因为r+s1<2.28m,所以在1s~2s时间内带电微粒未碰及墙壁

在2s~3s时间内带电微粒作匀加速运动,加速度仍为 a=0.1m/s2

在3s内带电微粒共前进距离

s3=vt3+

1

2at32=1×2+

1

2×0.1×22=2.2m

在3s时带电微粒的速度大小为 v3=v+at3=1+0.1×2=1.2m/s

在3s~4s时间内带电微粒在磁场B中作圆周运动的半径r3=

mv3

qB=

4×10−7×1.2

1×10−5×0.08π=

1.2

2πm=0.19m

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