如图,abc是光滑的轨道,其中ab是水平的,bc是位于竖直平面内与ab相切的半圆轨道,半径为R.bc线的右侧空间存在方向水平向右的匀强电场,场强为E;bc线的左侧(不含bc线)空间存
◎ 题目
如图,abc是光滑的轨道,其中ab是水平的,bc是位于竖直平面内与ab相切的半圆轨道,半径为R.bc线的右侧空间存在方向水平向右的匀强电场,场强为E;bc线的左侧(不含bc线)空间存在垂直轨道平面的匀强磁场.带电量为+q目的小球A的质量为m.静止在水平轨道上.另一质量为2m的不带电小球Bv0=
(1)匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向; (2)碰撞结束后A、B两球的速率vA和vB; (3)分析说明两球发生的是否弹性碰撞. |
◎ 答案
(1)设碰后小球A在半圆的最高点c时的速度为v,小球A恰好刚能通过c点,则对小球A在竖直方向上有: mg=mv2/R----------------------① 在磁场中匀速运动,也就是处于受力平衡状态,有: qvB=mg--------------------------② 联立解得:B=
由左手定则可以判断,磁场方向应该垂直纸面向外 (2)对小球A从碰后到半圆的最高点c的过程,由动能定理得: -mg?2R=
对碰撞的过程,由动量守恒定律得: 2mv0=2mvB+mvA-------------------------------⑤ 联立①④⑤各式并代入数据解得: vA=
vB=
(3)碰撞中系统机械能(或动能)的损失为: △E=
说明碰撞中系统机械能(或动能)减小,因此两球发生的是非弹性碰撞. 故答案为:(1)匀强磁场的磁感应强度B的大小为
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