电磁复合场中的矢量计算
2013.03.06 03:27
关注王尚老师微信公众号:王尚 ,可免费获取物理视频资料
这是一道典型的复合场矢量运算问题,题目中给的条件比较隐晦,需要深入思考。在研究电磁最小值时,需要用到矢量的合成与分解等相关概念。题目与解析具体如下:
质量为m,电量为+ q 的小球以初速度v 0以与水平方向成θ角射出,如图4所示,如果在空间加上一定大小的匀强电场和匀强磁场后,能保证小球沿v 0方向做匀减速直线运动,试求所加匀强电场的最小值和匀强磁场的方向,加了这个二个场后,经多长时间速度变为零?
解析:由题知小球在重力和电场力作用下沿v 0方向做匀减速直线运动,可知垂直v 0方向上合外力为零,根据力的分解得,重力与电场力的合力沿v 0所在直线,磁场方向平行于v 0所在直线。
建如图5所示坐标系,设场强E与v 0成φ角,则受力如图:由牛顿第二定律可得
① ②
由①式得:③
由③式得:φ =90 °时,E最小为:,其方向与v 0垂直斜向上,将φ =90 °代入②式可得a =- gsin θ。即在场强最小时,小球沿v 0做加速度为a =- g sin θ的匀减速直线运动,设运动时间为t时速度为0,则:0= v0 – g sin θ t。可得:
关注王尚老师微信公众号:王尚,可免费获取物理视频资料