如图所示的空间,匀强电场的方向竖直向下,场强为E1,匀强磁场的方向水平向外,磁感应强度为B.有两个带电小球A和B都能在垂直于磁场方向的同一竖直平面内做匀速圆周运动(两小

◎ 题目

如图所示的空间,匀强电场的方向竖直向下,场强为E1,匀强磁场的方向水平向外,磁感应强度为B.有两个带电小球A和B都能在垂直于磁场方向的同一竖直平面内做匀速圆周运动(两小球间的库仑力可忽略),运动轨迹如图.已知两个带电小球A和B的质量关系为mA=3mB,轨道半径为RA=3RB=9cm.
(1)试说明小球A和B带什么电,它们所带的电荷量之比
qA
qB
等于多少?
(2)指出小球A和B的绕行方向?
(3)设带电小球A和B在图示位置P处相碰撞,且碰撞后原先在小圆轨道上运动的带电小球B恰好能沿大圆轨道运动,求带电小球A碰撞后所做圆周运动的轨道半径(设碰撞时两个带电小球间电荷量不转移).
魔方格

◎ 答案

(1)因为两带电小球都在复合场中做匀速圆周运动,故必有qE=mg,
由电场方向可知,两小球都带负电荷…①
mAg=qAE…②
mBg=qBE…③
mA=3mB
所以
qA
qB
=
3
1
…④
(2)由题意可知,两带电小球的绕行方向都相同…⑤
qBv=
mv2
R

得 R=
mv
qB
…⑥
由题意RA=3RB
所以
vA
vB
=
3
1
…⑦
(3)由于两带电小球在P处相碰,切向合外力为零,故两带电小球在处的切向动量守恒.
由mAvA+mBvB=mv'A+mv'B…⑧
vA=
7
3
vB
…⑨
RA
R′A
=
mAv′A
qAB
mAvA
qAB
=
v′A
vA
=
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