在场强为B的水平匀强磁场中,一质量为m、带正电q的小球在O静止释放,小球的运动曲线如图所示.已知此曲线在最低点的曲率半径为该点到z轴距离的2倍,重力加速度为g.求:
(1)小球运动到任意位置P(x,y)的速率
(2)小球在运动过程中第一次下降的最大距离ym.
(3)当在上述磁场中加一竖直向上场强为E()的匀强电场时,小球从O静止释放后获得的最大速率.
(1)
(2)
(3)
⑴洛伦兹力不做功,由动能定理得 ①
解得 ②
⑵设在最大距离处的速率为,根据圆周运动有
③
且由②知 ④
由③④及得 ⑤
⑶小球运动如图所示,由动能定理得 ⑥
由圆周运动得 ⑦
且由⑥⑦及解得