如图是计算机模拟出的一种宇宙空间的情境,在此宇宙空间存在这样一个远离其他空间的区域,以MN为界,上部分匀强磁场的磁感强度为B1,下部分的匀强磁场的磁感强度为B2,B1=2B
◎ 题目
如图是计算机模拟出的一种宇宙空间的情境,在此宇宙空间存在这样一个远离其他空间的区域,以MN为界,上部分匀强磁场的磁感强度为B1,下部分的匀强磁场的磁感强度为B2,B1=2B2=2B0,方向相同,且磁场区域足够大.在距离界线为h的P点有一宇航员处于静止状态,宇航员以平行于界线的速度抛出一质量为m、带电量-q的小球,发现球在界线处速度方向与界线成60°角,进入下部分磁场.然后当宇航员沿与界线平行的直线匀速到达目标Q点时,刚好又接住球而静止,求 (1)PQ间距离是多大? (2)宇航员质量是多少? |
◎ 答案
(1)画出小球在磁场B1中运动的轨迹如图所示,可知 R1-h=R1cos60°,R1=2h 由qvB=
可知R2=2R1=4h 由qv(2B0)=
得v=
根据运动的对称性,PQ的距离为 l=2(R2sin60°-R1sin60°)=2
(2)粒子由P运动到Q的时间t=
宇航员匀速运动的速度大小为V=
由动量守恒定律得MV-mv=0 可求得宇航员的质量M= |