题目

题型：贵州省模拟题难度：来源：

如图所示，半径R=0.8m的四分之一光滑圆弧轨道位于竖直平面内，与长CD=2.0m的绝缘水平面平滑连接。水平面右侧空间存在互相垂直的匀强电场和匀强磁场，电场强度E=40N/C，方向竖直向上，磁场的磁感应强度B=1.0T，方向垂直纸面向外。两个质量均为m=2.0×10^-6 kg的小球a和b，a球不带电，b球带q=1.0×10^-6 C的正电，并静止于水平面右边缘处。将a球从圆弧轨道顶端由静止释放，运动到D点与b球发生正碰，碰撞时间极短，碰后两球粘合在一起飞入复合场中，最后落在地面上的P点。已知小球a在水平面上运动时所受的摩擦阻力f=0.1mg，PN=，取g=10m/s²。a、b均可作为质点。（结果保留三位有效数字）求：
（1）小球a与b相碰后瞬间速度的大小v；
（2）水平面离地面的高度h；
（3）从小球a开始释放到落地前瞬间的整个运过程中ab系统损失的机械能ΔE。

答案

解：（1）设a球到D点时的速度为v_D，从释放至D点，根据动能定理：

对a、b球，根据动量守恒定律mv_D=2mv
解得：v=1.73m/s
（2）两球进入复合场后，由计算可知Eq=2mg，两球在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动轨迹示意图如图所示
 
洛仑兹力提供向心力
由图可知：r=2h　
解得：h=2=3.46m　
（3）ab系统损失的机械能
或
解得=1.49×10^-4 J