⑴小球入射磁场后将作匀速圆周运动,设圆周运动的半径为
r,其轨迹如图所示(略)
由几何知识可知:
(3分)
解得
① (2分)
小球在磁场中作圆周运动:
② (2分)
由①、②得:
③ (1分)
⑵小球和金属棒的碰撞过程,由动量守恒定律得:
mυ0=(
m+3
m)
υ ④ (2分)
金属棒切割磁感线的过程中,棒和小球的动能转化为电能进而转化成焦耳热:
⑤ (2分)
由③、④、⑤可得:
⑥ (2分)
棒和小球的速度从
υ1变为0的过程中由动量定理有:
⑦ (1分) 又
⑧ (4分)
由③、④、⑦、⑧可得
⑨ (2分)