题目内容

在光滑绝缘的水平面(纸面)上建有如图所示的平面直角坐标系,在此水平面上可视为质点的不带电小球a静止于坐标系的原点O,可视为质点的带正电小球b静止在坐标为(0,﹣h)的位置上。现加一方向沿y轴正方向、电场强度大小为E、范围足够大的匀强电场,同时给a球以某一速度使其沿x轴正方向运动。当b球到达坐标系原点O时速度为v0,此时立即撤去电场而改加一方向垂直于纸面向外、磁感应强度大小为B、范围足够大的匀强磁场,最终b球能与a球相遇。求:

(1)b球的比荷 ;

(2)从b球到达原点O开始至b球与a球相遇所需的时间 ;

(3)撤去电场时,a球的位置坐标 。

(1) b球在电场力作用下加速,由动能定理得:

                           

    则b球的比荷为                (2分)

   (2) b球运动到原点后,只在磁场力作用下,在水平面上做匀速圆周运动,有

                

半径   

   周期               

b球只能与a球相遇在图中的S处,相遇所需时间为

                                       

(k=1,2,3,……)                                                      (5分)

(3) a球从O点开始运动到S点,与b球相遇所用时间为:                      

其中                                                        

a球通过的位移为OS=2R    

由v=                                       

可得a球的速度                                       

v=                                              

则撤去电场时,a球在x轴上的坐标为                     

                                                     

a球的位置为(, 0)                                (5分)

(k=1,2,3,……)

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