题目内容
(16分)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绝缘水平面向上、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)b球从开始位置运动到原点O时,a球的位置 .
(16分)解:(1) b球受电场力作用做匀加速运动,由动能定理得:
(2分)
则b球的比荷为
(1分)
(2) b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)