问题 计算题

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点静止释放,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x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)处的速率v;

(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点静止释放后获得的最大速率vm

答案

解:(1)洛伦兹力不做功,由动能定理得

  ①

  ②

(2)设在最大距离ym处的速度为vm,根据圆周运动有

  ③

且由②知  ③

由③④及R=2ym  ⑤

(3)小球运动如图所示

由动能定理  ⑥

由圆周运动  ⑦

且由⑥⑦及解得

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