解答: 解:(1)设此时小球的合速度大小为v合,方向与u的夹角为θ
有V合=
…①
v2+μ2
cosθ=
=u v合
…②u
v2+u2
此时粒子受到的洛伦兹力f和管壁的弹力N,(重力不计),如图所示,由牛顿第二定律可求此时小球上升的加速度为:
a=
=fcosθ m
…③qv合Bcosθ m
联立①②③解得:a=
quB m
(2)由上问可知,小球上升加速度只与小球的水平速度u有关,故小球在竖直方向上做匀加速运动.设小球离开N端管口时的竖直分速度为vy,由运动学公式得
vy=
=
2ah
2quBh m
此时小球的合速度 v合=
=
u2+
v
u2+
2puBh m
故小球运动的半径为 R=
=mv合
qB
1 qB
2quBmh+m2u2
(3)因洛伦兹力对小球做的功为零,由动能定理得管壁对小球做的功为:
W=
m1 2
-
v
mu2=quBh 1 2
答:
(1)当小球P相对管上升的速度为v时,小球上升的加速度为
.quB m
(2)小球P从管的另一端N离开管口后,在磁场中作圆周运动的半径R为
1 qB
.
2quBmh+m2u2
(3)小球P在从管的M端到N端的过程中,管壁对小球做的功是quBh.