(12分)如图所示,水平地面上有一辆固定有竖直光滑绝缘管的小车,管的底部有一质量m=0.2g、电荷量q=8×10 -5

1个回答

  • 解题思路:

    (1)以小球为研究对象,竖直方向小球受重力和恒定的洛伦兹力

    f

    1

    ,故小球在管中竖直方向做匀加速直线运动,加速度设为

    a

    ,由牛顿第二定律

    (2)由小球对管侧壁的弹力

    F

    N

    随高度

    h

    变化的图象知,在小球运动到管口时,

    F

    N

    =

    2.4

    ×

    10

    3

    N

    ,设

    v

    1

    为小球竖直分速度及由

    v

    1

    使小球受到的洛伦兹力

    ,则

    由水平方向平衡知

    ,即

    解得

    由竖着方向小球做匀加速直线运动

    =

    1

    m

    (3)小球离开管口进入复合场,其中

    q

    E

    =

    2

    ×

    10

    3

    N

    mg

    =

    2

    ×

    10

    3

    N

    .

    故电场力与重力平衡,小球在复合场中做匀速圆周运动,合速度

    M

    N

    45

    角,

    m

    /

    s

    轨道半径为

    R

    ,此时洛伦兹力充当向心力

    小球离开管口开始计时,到再次经过

    M

    N

    所通过的水平距离由几何关系得

    对应时间

    小车运动距离为

    x

    2

    m

    x

    =

    x

    1

    x

    2

    =

    (

    )

    m

    (1)2m/s 2(2)1m(3)(

    )m

    <>

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