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如图所示,有一与竖直方向夹角为45°的直线边界,其左下方有一正交的匀强电磁场.磁场方向垂直于纸面向里,磁感应强度大小为B;电场方向竖直向上,场强大小为E=mg/q.一质量为m,电荷量为+q的小球从边界上N点正上方高为h处的M点静止释放,下落到N点时小球瞬间爆炸成质量、电荷量均相等的A、B两块.已知爆炸后A向上运动,能达到的最大高度为4h;B向下运动进入电磁场区域.此后A也将进入电磁场区域,

    求:

    (1)B刚进入电磁场区域的速度vB1

    (2)B第二次进入电磁场区域的速度vB2

    (3)设    B、A第二次进入电磁场时,与边界OO'交点分别为P、Q,求PQ之间的距离.

答案

(1)4     (2)v2==vB1=4

    设v2与水平成α角,则tanα==2 (3) +48

   


解析:

(1)设小球运动到N点时速度为v0

    则有mgh=mvv0=…………①…………(2分)

    设爆炸后瞬间A的速度为vA1则有:??v=g??4h

    即vA1=2v0=………②…………(1分)

    爆炸前后动量守恒,有mv0=vB1-vA1………③…………(1分)

    联立①②③得vB1=4v0=4…………(2分)

    (2)进入电磁场后由于g=E,故B做匀速圆周运动,B离开电磁场后做平抛运动,设运动时间为t,则有:

—CPsin45°=vB1t………④…………(1分)

—CPcos45°=gt2………⑤…………(1分)

    联立④⑤得t=………⑥所以vy=gt=2vB1

    由图知:v2==vB1=4…………(2分)

    设v2与水平成α角,则tanα==2…………(2分)

    (3)设运动半径为RB,有vB1B=??(2分)即RB=

    故NC的距离为:—NC=RB=⑦…………(2分)

    将⑥代入④得—CP=⑧…………(2分)

    所以B第一次进入磁场到第二次进入磁场之间的距离为:

—NP=—NC+—CP=+=+64⑨…………(1分)

    同理A第一次进入磁场到第二次进入磁场之间的距离为

—NQ=—ND+—DQ=+=+16⑩…………(1分)

    故PQ间的距离为:—PQ=—NP-—NQ=+48…………(2分)

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