题目内容
25.如图所示,在足够大的空间范围内,同时存在着竖直向上的匀强电场和垂直纸面向里的水平匀强磁场,磁感应强度B=1.57 T。小球1带正电,其电量与质量这比q1/m1=4 C/kg,所受重力与电场力的大小相等;小球2不带电,静止放置于固定的水平悬空支架上。小球1向右以v0=23.59 m/s的水平速度与小球2正碰,碰后经过0.75 s再次相碰。设碰撞前后两小球带电情况不发生改变,且始终保持在同一竖直平面内。(取g=10 m/s2)问:(1)电场强度E的大小是多少?
(2)两小球的质量之比是多少?
(1)
(2)
解析:(1)小球1所受的重力与电场院力始终平衡 m1g=q1E ①
E=2.5 N/C ②
(2)相碰后小球1做匀速圆周运动,由牛顿第二定律得:
③
半径为 ④
周期为 ⑤
∵两小球运动时间t=0.75 s=T
∴小球1只能逆时针经个圆周时与小球2再次碰撞 ⑥
第一次碰撞后小球2作平抛运动 ⑦
L=R1=v2t ⑧
两小球第一次碰撞前后动量守恒,以水平向右为正方向
m1v0=-m1v1+m2v2 ⑨
由⑦、⑧式得 v2=3.75 m/s
由④式得 =17.66 m/s
∴两小球质量之比 ⑩
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