如圖所示,矩形區(qū)域MNPQ內(nèi)有水平向右的勻強電場;在y≥0的區(qū)域內(nèi)還存在垂直于坐標平面向里的勻強磁場,磁感應強度大小為B。半徑為R的光滑絕緣空心半圓細管ADO固定在豎直平面內(nèi),半圓管的一半處于電場中,圓心O1為MN的中點,直徑AO垂直于水平虛線MN。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電小球(可視為質(zhì)點)從圓管的A點由靜止滑入管內(nèi),從O點穿出后恰好通過O點正下方的C點。已知重力加速度為g,電場強度的大小E=。求:
(1)小球到達O點前一時刻,圓管對它作用力的大;
(2)矩形區(qū)域MNPQ的高度H和寬度L應滿足的條件;
(3)從O點開始計時,經(jīng)過多長時間小球的動能最小?
⑴小球從A到O的過程,由動能定理得
(2分)
(1分)
到達O點前一時刻,根據(jù)牛頓第二定律 (2分)
圓管對小球的作用力 (1分)
(2)小球從O到C 的過程中,水平方向做勻減速運動,豎直方向做自由落體運動
設(shè)向左減速時間為t (1分)
水平位移大小 (1分)
豎直位移大小 (1分)
高度滿足條件(1分) 寬度應滿足(1分)
(3)當F合與速度v的方向垂直時,小球的動能最。2分),設(shè)經(jīng)過的時間為t
(2分)
,vy=vxcotθ ;(2分)
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