题目内容

如图12所示,在竖直平面内有一圆形绝缘轨道,半径R=1m,处于垂直于轨道平面向里的匀强磁场中,一质量为,带电量为的小球,可在内壁滑动。现在最低点处给小球一个水平初速度v0,使小球在竖直平面内逆时针做圆周运动,图13甲是小球在竖直平面内的速率v随时间变化的情况,图13乙是小球所受轨道的弹力F随时间变化的情况,已知小球能

有两次到达圆形轨道的最高点。结合图象和数据(g=10 m/s2),求:

(1)磁感应强度的大小;

(2)小球从开始运动至图甲中速度为2m/s的过程中,摩擦力对小球做的功。

(1)B=0.1T(2)


解析:

(1)由甲图可知,小球第二次过最高点时,速度大小为2m/s,由乙图可知此时轨道与球间的弹力为0,所以有:,代入数据可得:B=0.1T

(2)从乙图可知小球第一次过最低点时,轨道与球间的弹力为:F=8.0×10-2N,由牛顿第二定律可得:,解得:v0=7m/s,由于在上过程中洛仑兹力不做功,根据动能定理可得:,代入数据可得:

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