(2014?青岛二模)在水平光滑的绝缘如图所示的直角坐标系中,对于第I象限和第IV象限,其中一个象限有垂直

(2014?青岛二模)在水平光滑的绝缘如图所示的直角坐标系中,对于第I象限和第IV象限,其中一个象限有垂直纸面向外的匀强磁场B,另一象限有平行纸面的匀强电场E,一个比荷为qm=2×108C/kg的电荷,从坐标原点处以速度v0=4×106m/s进入第IV象限,v0与x轴成45°,已知电荷通过P(2,0)点第一次经x轴进入第I象限,并且经过时间t=2×10-4s,以大小相同、方向相反的速度回到P(2,0)点.(1)问电荷带正电还是带负电,匀强电场存在哪个象限,方向如何?(2)求磁感应强度和电场强度的大小;(3)求电荷第三次经过x轴的位置;(4)若电荷第三次经过x轴时突然改变匀强电场的大小,使电荷第四次回到x轴时恰好是P点,求改变后的电场强度大小.
2026年09月24日 12:51
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网友(1):

解答:解:(1)电荷通过P(

2
,0)点第一次经x轴进入第I象限,并且经过时间t=2×10-4s,以大小相同、方向相反的速度回到P(
2
,0)点,说明电荷在第一象限内先做匀减速运动,后做反向的匀加速运动,则第一象限内是电场,方向与x轴正方向成45°角斜向上,电荷带负电.
(2)电荷运动轨迹如图所示,在第四象限内存在匀强磁场,电荷做匀速圆周运动,由牛顿第二定律得:
qvB=m
v2
R

由几何知识可得:θ=45°×2=90°,
2Rcos45°=
OP
=
2

解得:R=1m,B=0.02T;
电荷在电场中做匀变速运动,由牛顿第二定律得:a=
qE
m

由匀变速运动的速度公式得:0=v0-a
t
2

联立并代入数据得:E=200N/C;
(3)电荷第3次经过x轴的位置:x=xp+2Rcos°=2
2
m;
(4)第三次经过x轴后,电荷做类平抛运动,初速度方向:R=v0t,
电场力方向:R=
1
2
a2t22
由牛顿第二定律:a2=
qE′
m

联立并代入数据得:E′=1.6×104N/C;
答:(1)电荷带负电,匀强电场存在第一象限,方向:x轴正方向成45°角斜向上;
(2)磁感应强度大小为0.02T,电场强度的大小为200N/C;
(3)电荷第三次经过x轴的位置2
2
m;
(4)改变后的电场强度大小为1.6×104N/C.