题目内容
【题目】如图所示,设在讨论的空间范围内有磁感强度为
、方向垂直纸面向里的匀强磁场,在纸面上有一长度为
的光滑绝缘空心细管
,在其
端内有一质量为
、电量为
的小球
,管的
端外侧有另一不带电的小球
.开始时
相对管静止,管带着
以垂直管方向的速度
向右运动,
则以
的速度向反方向运动.如果
从
端离开后最终能与
相碰,试求
的值.设
、
、
、
、
均已知,且管的质量远大于
,并忽略重力的作用
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【答案】![]()
【解析】
粒子
在图中水平被空心细管带着向右匀速运动,则会产生一个竖直向上的洛仑兹力,其大小恒为
,因此粒子在该方向上做匀加速运动,粒子
的整体运动为一类平抛运动.
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所以,
,得
,
进而得
,
.
粒子
离开细管后,做匀速圆周运动,且
.
又由图有
,
所以,
轨迹圆心
在细管出发位置正上方.故有
,
其中
,
且
.
进而可得
.
带电粒子在电场与磁场中的运动类问题,其多以多过程的拼接为特点,粒子可以是在不同的磁场中运动,可以是在电场与磁场中交替运动,也可以是同一种粒子分别在两种场中运动,然后进行对比性研究,通过增加过程、增加信息量的方式来增加试题的难度.而解答此类试题的要点便是根据粒子的运动过程,逐步分析、研究并运用规律,一步一步解答问题.
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