v1'?8m/s
由动量定理得球m从轨道底端A运动到顶端B的过程中所受合外力冲量大小为:
I??P?mv1'?mv1?0.2?8?0.2?9?3.4N?s
(3)设圆轨道半径为r时,飞出B后水平位移最大,由A到B机械能守恒定律可得
121'2mv1?mv1?mg?2r 22v1'2在最高点,由牛顿第二定律可得mg?FN?m
rm从B点飞出,需要满足FN?0,飞出后,小球做平抛运动2r?联立以上各式求得当r=1.0125m时,x为最大,且xmax?4.05m 19、(1)设离子从O点射入磁场时的速率为v,有qU?12gt,x?v1't 212mv 2v2设离子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径为r,qvB?m
r若离子从O点射出后只运动半个圆周即从孔P射出,有:r=2D 此时磁感应强度取得最小值,且最小值为Bmin?1mU D2qv252mUD(2)若B1?,根据qvB?m,解得r1?
r5Dq分析可知离子在磁场中运动半圈后将穿过上极板进入电场区域做减速运动,速度减到零后又重新反向加速至进入时的速率,从进入处再回到磁场区域,因为r1?程将进行2次。
由几何关系可知,离子将在距P点
D,这样的过516D的位置经电场加速进入磁场绕过两极板右端从58D 5下极板进入电场区域再次被加速,半径不断增大,但每次从下极板进入电场的位置相同,经过多次加速后离子从孔P射出时的半径满足rn?22qUvm此时速度最大,根据qvmB?m,解得vm?8 mrn从P射出时的动能为Ek?12 mvm?64qU 2