题目内容

在光滑绝缘的水平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,可视为质点的带正电小球静止在坐标为(0,h)的位置上.现加一方向沿轴正方向、电场强度大小为、范围足够大的匀强电场,同时给a球以某一速度使其沿轴正方向运动.当球到达坐标系原点时速度为v0,此时立即撤去电场而改加一方向垂直于绝缘水平面向上、磁感应强度大小为、范围足够大的匀强磁场,最终球能与a球相遇.求:

   (1)b球的比荷

   (2)从球到达原点开始至球与a球相遇所需的时间;

   (3)球从开始位置运动到原点时,a球的位置.

解:(1) 球受电场力作用做匀加速运动,由动能定理得:

                                                               (2分)

球的比荷为                (1分)

   (2)球运动到原点后将在水平面上做匀速圆周运动

       所以有:                 (1分)

       周期                       (1分)

       联立得:            (1分)

       b球只能与a球相遇在图中的S处,相遇所需时间为

                                            (1分)

       ……                                                  (1分)

   (3) a球开始运动到与b球相遇所用时间为:               (1分)

       其中                                                   (1分)

       a球通过的路程为OS=2R                                        (1分)

       所以可得a球的速度:v=                                     (1分)

       故v=                                          (1分)

       则a球在x轴上的坐标为                (1分)

       ……                                                (1分)

       a球的位置为(, 0)                       (1分)

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