如图,虚线的左下方存在匀强磁场大小B。A、B是完全相同的两个质量均为m的小金属球(可看做质点)。A带正电q,B不带电且用长为L的细绳竖直悬挂在O点。整个空间存在竖直向上的匀强

◎ 题目

如图,虚线的左下方存在匀强磁场大小B。A、B是完全相同的两个质量均为m的小金属球(可看做质点)。A带正电q,B不带电且用长为L的细绳竖直悬挂在O点。整个空间存在竖直向上的匀强电场,场强大小为,A球在M点沿竖直向下射入磁场B,到达N点时速度水平,在N点与B球碰后交换速度,碰后B球刚好能以L为半径,在竖直平面内运动到圆周最高点,A球则水平匀速从Q点射出。(重力加速度为g)不计一切摩擦。已知AB与水平面夹角为45°,BC与水平面夹角为θ=30°。

求:(1)B球被碰后的速度大小。
(2)A球射入点M到N的距离。
(3)A球从Q点水平射出时距N点的距离。(笔者感觉原试卷缺少条件,故做了改编,仅供参考)

◎ 答案

(1)(2)(3)

◎ 解析


试题分析:(1)A球、B球两球碰后带电量各为,B球从N点到圆周运动的最高点过程中,由动能定理有

在圆周运动的最高点由牛顿第二定律有

联立解得
(2)A球从M到N做圆周运动,由牛顿第二定律有


由几何关系有

(3)碰撞后,A球电荷量减半,将向下运动进入磁场,它将在重力、电场力和洛伦兹力的共同作用下,先向右偏振,根据提述,它最终水平向右匀速运动,从Q点射出磁场。
设A球从Q点水平射出时的速度为v,此时距N点的距离为x,则
由动能定理有
联立解得:

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图,虚线的左下方存在匀强磁场大小B。A、B是完全相同的两个质量均为m的小金属球(可看做质点)。A带正电q,B不带电且用长为L的细绳竖直悬挂在O点。整个空间存在竖直向上的匀强…”主要考查了你对  【磁场对运动电荷的作用:洛伦兹力、左手定则】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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