题目内容
【题目】如图所示的空间,匀强电场的方向竖直向下,场强为E,匀强磁场的方向水平向外,磁感应强度为B。有两个带电小球A和B都能在垂直于磁场力方向的同一竖直平面内做匀速圆周运动(两小球间的库仑力可忽略),运动轨迹如图所示。已知两个带电小球A和B的质量关系为mA=4mB,轨道半径为RA=4RB。
(1)试说明小球A和B带什么电,它们所带的电荷量之比
等于多少?
(2)求A和B的绕行方向,并求A和B绕行速度大小之比为多少?
(3)设带电小球A和B在图示位置P处相碰撞,且碰撞后原先在小圆轨道上运动的带电小球B恰好能沿大圆轨道运动,若碰撞前带电小球A轨道半径为RA=16cm,求带电小球A碰撞后所做圆周运动的轨道半径(设碰撞时两个带电小球间电荷量不转移)。
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【答案】(1)都带负电,
(2)绕行方向都相同,
(3)13cm
【解析】
(1)因为两带电小球都在复合场中做匀速圆周运动,故必有
qE=mg
电场方向可知,两小球都带负电荷
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得
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(2)由题意可知带电小球的绕行方向都相同,由
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得
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由题意
,所以
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(3)由于两带电小球在P处相碰,切向合外力为零,故两带电小球切向动量守恒由
碰后B恰能沿大圆运动
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得
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将
代入得
。
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