问题
问答题
如图所示,有一个足够大的倾角为θ的光滑绝缘斜面体.在空间加上一个垂直于斜面的匀强磁场,磁感应强度为B,一个质量为m、带电量为+q的小球,以初速度v0沿斜面向上运动,经过一段时间后,发现小球的速度大小仍然为v0,但方向相反;现将匀强磁场撤去,换成一个平行于be向里的水平匀强电场,场强大小为E,若小球仍以初速度v0沿斜面向上运动,求经过同样的时间后小球的速度大小.(小球的重力与所受电场力、洛伦兹力相比较,可忽略不计)
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答案
当加一个垂直于斜面的匀强磁场时,带电小球将在斜面内做匀速圆周运动,
设半径为r,周期为T.
由牛顿第二定律:qv0B=
…①m v 20 r
而T=
…②2πr v0
所以:T=
…③2πm Bq
由题意,当小球反向时经历的时间为:t=
=nT 2
(其中n=1、3、5…)…④nπm Bq
当撤去磁场换成电场时,小球在电场力和斜面的弹力作用下,沿斜面向上做匀加速直线运动,则:qEcosθ=ma…⑤
得:a=
…⑥qEcosθ m
经历时间t的速度大小:v=at=
(其中n=1、3、5…) …⑦nπEcosθ B
答:经同样时间后,小球的速度变为
.nπEcosθ B