题目内容
如图所示,在某空间同时存在着互相正交的匀强电场和匀强磁场,电场的方向竖直向下。一带电体a带负电荷,电量为q1,恰能静止于此空间的c点,另一带电体b也带负电荷,电量为q2,正在过a点的竖直平面内作半径为R的匀速圆周运动,结果a、b在c处碰撞并粘合在一起,试分析a、b粘合一起后的运动性质。
带电体做半径为r的匀速圆周运动:
设a、b的质量分别为和,b的速度为。因为带电体处于静止状态,故有:…①
带电体b在竖直平面内作匀速圆周运动,则重力和电场力平衡,洛仑兹力做向心力
…②, …③
a和b碰撞时,带电体沿速度方向的合力为零,故动量守恒,由动量守恒定律可得:
…④
a、b碰撞后合在一起,总电量为,总质量为,仍满足
…⑤
洛仑兹力提供向心力,带电体做半径为r的匀速圆周运动:
。联立上述方程可得
带电体b在竖直平面内作匀速圆周运动,则重力和电场力平衡,洛仑兹力做向心力
…②, …③
a和b碰撞时,带电体沿速度方向的合力为零,故动量守恒,由动量守恒定律可得:
…④
a、b碰撞后合在一起,总电量为,总质量为,仍满足
…⑤
洛仑兹力提供向心力,带电体做半径为r的匀速圆周运动:
。联立上述方程可得
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