(2011?晋中三模)如图所示,在空间有匀强磁场,磁感应强度的方向垂直纸面向里,大小为B,光滑绝缘空心细

2025-06-27 00:04:26
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回答1:

解答: 解:(1)设此时小球的合速度大小为v,方向与u的夹角为θ
    有V=

v22
…①
cosθ=
u
v
=
u
v2+u2
…②
  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
=
qvBcosθ
m
…③
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=
u2+
v
=
u2+
2puBh
m

故小球运动的半径为  R=
mv
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=
1
2
m
v
-
1
2
mu2
=quBh  
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.