問題詳情:
如圖所示,質量爲m, 帶正電的小球(可視爲質點)先固定在半徑爲R的1/4光滑圓弧(固定在地面上)的最高點C處,CA圓弧末端切線水平且距地面的高度爲h=R,只在OA的右邊空間充滿勻強電場和勻強磁場,電場強度大小爲E, 勻強磁場大小未知,方向均豎直向下,以O點爲原點,水平向右爲x軸正向,垂直紙面向裏爲y軸正向,將小球從C點釋放後,發現小球的落地點座標爲(0,)
(1)小球到達A點時對軌道的壓力; (2)小球的電荷量q; (3)如果將OA右方的電場和磁場撤去, 再在OA右方加上一個同樣大小方向垂直紙面向裏的勻強電場,爲使小球離開A點後做平拋運動,可以加一個勻強磁場,那麼該勻強磁場的磁感應強度大小爲多大?小球從離開A點到落到地面的時間多長?
【回答】
(1)達A點的速度爲 ,所以有:,解得:N=3mg,依牛頓第三定律,小球到達A點時對軌道的壓力大小爲3mg, 方向豎直向下. (2) 由題意可知,小球在磁場中只運動了半周,並設豎直向下的加速度爲a, 豎直方向有: 而水平面內小球做勻速圓周運動;
由以上式子可得a=2g,所以有qE=mg,解得
(3)小球離開A點後受到垂直向裏的電場力Eq, 由於水平速度不變,加一個豎直向上的勻強磁場,使得qvB=Eq
可得:則可,落地的時間爲:
知識點:靜電場及其應用單元測試
題型:計算題