题目内容
(08年天津市六校模拟)(20分)一宇宙人在太空(万有引力可以忽略不计)玩垒球,辽阔的太空球场半侧为匀强电场,另半侧为匀强磁场,电场和磁场的分界面为垂直纸面的平面,电场方向与界面垂直,磁场方向垂直纸面向里,电场强度大小为E=100V/m,宇宙人位于电场一侧距界面为h=3m的P点,O为P点至界面垂线的垂足,D点位于纸面上O点的右侧,OD与磁场的方向垂直,垒球的质量m=0.1kg,电量q=-0.05C,宇宙人从P点以初速度v0=10m/s平行于界面投出垒球,要使垒球第一次通过界面时就击中D点,且能回到出发点P,求:
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(1)O、D两点之间的距离d;
(2)垒球从抛出到第一次回到P点的时间t。(计算结果保留三位有效数字)
解析:
(1)设垒球在电场中运动的加速度大小为a,时间t1,OD=d,有
(3分)
得
(3分)
(2)垒球运动轨道
(1分)
得:
(1分)
垒球进入磁场时速度大小为
(2分)
设垒球做匀速圆周运动半径R,磁感应强度大小B,
(2分)
由洛仑兹力提供向心力,
(3分)
垒球在磁场中运动时间,
(3分)
总时间
(2分)
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