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在光滑绝缘的水平面上建有如图所示的平面直角坐标系,在此水平面上可视为质点的不带电小球a静止于坐标系的原点,可视为质点的带正电小球b静止在坐标为(0,h)的位置上。现加一方向沿轴正方向、电场强度大小为、范围足够大的匀强电场,同时给a球以某一速度使其沿轴正方向运动。当b球到达坐标系原点时速度为v0,此时立即撤去电场而改加一方向垂直于绝缘水平面向上、磁感应强度大小为、范围足够大的匀强磁场,最终b球能与a球相遇。求:

(1)b球的比荷q/m;

(2)从b球到达原点开始至b球与a球相遇所需的时间;

(3)b球从开始位置运动到原点时,a球的位置。

答案

(1)

(2)t=   ……

(3)(,0)      (……)


解析:

(1)b球受电场力作用做匀加速运动,由动能定理得:

        (3分)则b球的比荷为            (2分)

(2)b球运动到原点后将在水平面上做匀速圆周运动

所以有:                 (2分)

            (2分)

b球只能与a球相遇在图中的S处,相遇所需时间为

         (2分)

t=   ……     (2分)

(3)a球开始运动到与b球相遇所用时间  (1分)其中 (1分)

a球通过的路程为OS=2R      (1分)所以可得a球的速度:v=     (1分)

v=                         (1分)

a球在x轴上的坐标为   (……)(2分)

a球的位置为(,0)      (……)(1分)

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