如图,一半径为R的光滑绝缘半球面开口向下,固定在水平面上.整个空间存在匀强磁场,磁感应强度方向竖直向下.一电荷量为q(q>0)、质量为m的小球P在球面上做水平的匀速圆周运动
◎ 题目
如图,一半径为R的光滑绝缘半球面开口向下,固定在水平面上.整个空间存在匀强磁场,磁感应强度方向竖直向下.一电荷量为q(q>0)、质量为m的小球P在球面上做水平的匀速圆周运动,圆心为O′.球心O到该圆周上任一点的连线与竖直方向的夹角为θ(0<θ<
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◎ 答案
据题意,小球P在球面上做水平的匀速圆周运动,该圆周的圆心为O′.P受到向下的重力mg、球面对它沿OP方向的支持力N和磁场的洛仑兹力:f=qvB…① 式中v为小球运动的速率.洛仑兹力f的方向指向O′.根据牛顿第二定律:Ncosθ-mg=0…② f-Nsinθ=m
由①②③式得:v2-
由于v是实数,必须满足:△=(
由此得:B≥
可见,为了使小球能够在该圆周上运动,磁感应强度大小的最小值为:Bmin=
此时,带电小球做匀速圆周运动的速率为:v=
由⑦⑧式得:v=
答:磁感应强度大小的最小值 |