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如图是计算机模拟出的一种宇宙空间的情境,在此宇宙空间存在这样一个远离其他空间的区...

如图是计算机模拟出的一种宇宙空间的情境,在此宇宙空间存在这样一个远离其他空间的区域,以MN为界,上部分匀强磁场的磁感强度为B1,下部分的匀强磁场的磁感强度为B2,B1=2B2=2B,方向相同,且磁场区域足够大.在距离界线为h的P点有一宇航员处于静止状态,宇航员以平行于界线的速度抛出一质量为m、带电量-q的小球,发现球在界线处速度方向与界线成60°角,进入下部分磁场.然后当宇航员沿与界线平行的直线匀速到达目标Q点时,刚好又接住球而静止,求
(1)PQ间距离是多大?
(2)宇航员质量是多少?

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(1)小球在两个磁场均做匀速圆周运动,由洛仑兹力充当向心力及圆周运动的性质,可求得粒子运动的关径及周期;由粒子运动的对称性可求得PQ间的距离; (2)由粒子的运动过程可求得宇航员运动的速度;由动量守恒可求得宇航员的质量. 【解析】 (1)画出小球在磁场B1中运动的轨迹如图所示,可知 R1-h=R1cos60°,R1=2h 由和B1=2B2 可知R2=2R1=4h 由 得 根据运动的对称性,PQ的距离为 l=2(R2sin60°-R1sin60°)=2h; (2)粒子由P运动到Q的时间 宇航员匀速运动的速度大小为 由动量守恒定律得MV-mv=0 可求得宇航员的质量 答:(1)PQ间的距离为2h;(2)宇航员的质量为.
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考点分析:
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(1)物块A的加速度a
(2)物块A的动能.

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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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