题目内容

如图,半径R=0.8m的四分之一光滑圆弧轨道位于竖直平面内,与长CD=2.0m的绝缘水平面平滑连接,水平面右侧空间存在互相垂直的匀强电场和匀强磁场,电场强度E=40N/C,方向竖直向上,磁场的磁感应强度B=1.0T,方向垂直纸面向外。两个质量无为m=2.0×10-6kg的小球a和b,a球不带电,b球带q=1.0×10-6C的正电并静止于水平面右边缘处.将a球从圆弧轨道项端由静止释放,运动到D点与b球发生正碰,碰撞时间极短,碰后两球粘合在一起飞入复合场中,最后落在地面上的P点,已知小球a在水平面上运动时所受的摩擦阻力f=0.1mg,,,取g=10m/s2。a、b均可作为质点。求

(1)小球a与b相碰后瞬间速度的大小v;

(2)水平面离地面的高度h;

(3)从小球a开始释放到落地前瞬间的整个运动过程中,ab系统损失的机械能△E。

 

【答案】

解:

 

(1)设a球到D点时的速度为vD,从释放至D点

根据动能定理  [来源:Z|xx|k.Com]

对a、b球,根据动量守恒定律  mvD=2mv 

解得  v=m/s=1.73m/s    

(2)两球进入复合场后,由计算可知Eq=2mg

两球在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动轨迹示意图

如右图所示 ,洛仑兹力提供向心力 

由图可知  r=2h  解得

(3)ab系统损失的机械能

 或

解得 

【解析】略

 

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