
(24-25高三下·湖北·阶段练习)如图所示,竖直面内有垂直平面向里的匀强磁场(图中未画出),磁感应强度大小,有一厚度不计、下端封闭上端开口且内壁光滑的绝缘玻璃管,管内底部静置一质量为0.08kg,电荷量为1.6C的带正电小球。
时,在外力作用下玻璃管从静止开始水平向右做
的匀加速直线运动,经过时间
后小球恰好脱离管底,再经过相同的时间后小球从管口离开玻璃管,已知g取
。则:
(1)的取值;
(2)小球离开管口时的动能;
(3)经分析知,小球离开管口后做旋轮线运动,求上升阶段中小球的最小速度。(不讨论小球可能与地面发生的碰撞,可用根式表示)。
【答案】(1)
(2)
(3)
【知识点】带电粒子在叠加场中做旋进运动、带电粒子在叠加场中的一般曲线运动
【详解】(1)小球恰好脱离管底时,有
又
求得
(2)取小球刚离开管底到离开管口为研究过程,竖直方向上由动量定理
其中为出管口时的竖直方向的速度
又为管在第二个
的水平位移,有
得
此时
其中
得
(3)小球速度最小时,方向水平向左,上升到最高处
水平方向有动量定理
由初位置到最高点由动能定理
其中,得
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