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<
π
2
)
.为了使小球能够在该圆周上运动,求磁感应强度大小的最小值及小球P相应的速率.重力加速度为g.
魔方格

◎ 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
v2
Rsinθ
…③
由①②③式得:v2-
qBRsinθ
m
v+
qRsin2θ
cosθ
=0
…④
由于v是实数,必须满足:△=(
qBRsinθ
m
)2-
4gRsin2θ
cosθ
≥0…⑤
由此得:B≥
2m
q

g
Rcosθ
…⑥
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=
2m
q

g
Rcosθ
…⑦
此时,带电小球做匀速圆周运动的速率为:v=
qBminRsinθ
2m
…⑧
由⑦⑧式得:v=

gR
cosθ
sinθ
…⑨
答:磁感应强度大小的最小值
  • 最新内容
  • 相关内容
  • 网友推荐
  • 图文推荐
2m
如图甲所示,直角坐标系中直线AB与横轴x夹角∠BAO=30°,AO长为a。假设在点A处有一放射源可沿∠BAO所夹范围内的各个方向放射出质量为m、速度大小均为v、带电量为e的电子,电子重
如图甲所示,直角坐标系中直
如图甲所示,建立Oxy坐标系,两平行极板P、Q垂直于y轴且关于x轴对称,极板长度和板间距均为l,第一、四象限有磁场,方向垂直于Oxy平面向里。位于极板左侧的粒子源沿x轴向右接
如图甲所示,建立Oxy坐标系,
如图所示,在平面直角坐标系中有一个垂直纸面向里的圆形匀强磁场,其边界过原点O和y轴上的点a(0,L)。一个质量为m、电荷量为e的电子从a点以初速度v0平行于轴正方向射入磁场,
如图所示,在平面直角坐标系
如图所示,两平行金属板A,B长度为l,直流电源能提供的最大电压为U,位于极板左侧中央的粒子源可以沿水平方向向右连续发射质量为m、电荷量为-q、重力不计的带电粒子,射入板
如图所示,两平行金属板A,B
静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核,当它放出一个α粒子后,其速度方向与磁场方向垂直,测得α粒子和反冲核轨道半径之比为44:1,如图所示,则[]A.α粒子与反冲粒子的动量
静止在匀强磁场中的某放射性