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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