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如图所示,有位于竖直平面上的半径为R的圆形光滑绝缘轨道,其上半部分处于竖直向下、场强为E=mgq的匀强电场中,下半部分处于水平向里的匀强磁场中;质量为m,带正电为q的小球,从轨
题目详情
如图所示,有位于竖直平面上的半径为R的圆形光滑绝缘轨道,其上半部分处于竖直向下、场强为E=
的匀强电场中,下半部分处于水平向里的匀强磁场中;质量为m,带正电为q的小球,从轨道的水平直径的M端由静止释放,若小球在某一次通过最低点时对轨道的压力为零,求:
(1)磁感强度B的大小;
(2)小球第二次通过轨道最低点时对轨道的压力;
(3)若小球恰好能在圆形轨道内作完整的圆周运动,则小球在轨道最高点的速度大小为多少?小球从M出发时的竖直向下的速度大小是多少?
mg |
q |
(1)磁感强度B的大小;
(2)小球第二次通过轨道最低点时对轨道的压力;
(3)若小球恰好能在圆形轨道内作完整的圆周运动,则小球在轨道最高点的速度大小为多少?小球从M出发时的竖直向下的速度大小是多少?
▼优质解答
答案和解析
(1)设小球向右通过最低点时的速率为v,由题意得:
mgR=
mv2…①
qBv-mg=m
…②
B=
…③
(2)小球向左通过最低点时对轨道的压力最大.
FN-mg-qBv=m
…④
FN=6mg…⑤
(3)要小球完成圆周运动的条件是在最高点满足:
mg+qE=m
…⑥
得:v1=
=
从M点到最高点由动能定理得:
-mgR-qER=
mv12−
mv02…⑦
由以上可得v0=
=
…⑧
答案:(1)磁感应强度B的大小为
mgR=
1 |
2 |
qBv-mg=m
v2 |
R |
B=
3mg | ||
q
|
(2)小球向左通过最低点时对轨道的压力最大.
FN-mg-qBv=m
v2 |
R |
FN=6mg…⑤
(3)要小球完成圆周运动的条件是在最高点满足:
mg+qE=m
v12 |
R |
得:v1=
|
2gR |
从M点到最高点由动能定理得:
-mgR-qER=
1 |
2 |
1 |
2 |
由以上可得v0=
|
6gR |
答案:(1)磁感应强度B的大小为
3mg |
q |
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