Question

(18分)如图所示，光滑的绝缘平台水平固定，在平台右下方有相互平行的两条边界MN与PQ，其竖直距离为h=1.7m，两边界间存在匀强电场和磁感应强度为B=0.9T且方向垂直纸面向外的匀强磁场，MN过平台右端并与水平方向呈θ=37°．在平台左端放一个可视为质点的A球，其质量为m_A=0.17kg，电量为q=+0.1C，现给A球不同的水平速度，使其飞出平台后恰好能做匀速圆周运动．g取10m/s²．

 (1)求电场强度的大小和方向；

(2)要使A球在MNPQ区域内的运动时间保持不变，则A球的速度应满足的条件？(A球飞出MNPQ区域后不再返回)

 (3)在平台右端再放一个可视为质点且不带电的绝缘B球，A球以v_A0=3m/s的速度水平向右运动，与B球碰后两球均能垂直PQ边界飞出，则B球的质量为多少？

 

Answer 1

【答案】

(1)A球能做圆周运动，必须有：Eq=m_Ag…

    …

    电场强度方向竖直向上…

    (2)A球在MNPQ区域运动时间相等，必须从边界MN飞出，

如图所示，

最大半径满足：R^/cosθ+R^/=hcosθ…

    A球做匀速圆周运动有：…

    解得：v_A=0.4m/s…

    依题意，A球速度必须满足：0＜v_A≤0.4m/s…

    (3)AB相碰后，A做匀速圆周运动，半径R=h…

    由得v_A=0.9m/s…

    B球做平抛运动，设飞行的水平距离为x，时间为t，有：

    x=v_B0t…

    ……1分

    v_B0=v_ytanθ=gttanθ…

    得v_B0=3m/s…

    由动量守恒定律得：

    m_Av_A0=m_Av_A+m_Bv_B0…

    m_B=0.119kg…

【解析】略