如圖甲所示,現(xiàn)有一機(jī)械裝置,裝置O右端固定有一水平光滑絕緣桿,裝置可以帶動(dòng)桿上下平行移動(dòng),桿上套有兩個(gè)小球a、b,質(zhì)量m
a=1kg,m
b=3kg,a球帶電量q=+2C,b球不帶電。初始時(shí)a球在桿的最左端,且a、b球相距L
0=0.08m。現(xiàn)讓裝置O帶動(dòng)桿以v
0=2m/s向下勻速運(yùn)動(dòng),并且加上一垂直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T的勻強(qiáng)磁場,已知小球和桿始終在磁場中,球發(fā)生的碰撞均為彈性碰撞,且碰撞過程中電荷量不發(fā)生轉(zhuǎn)移。(g取10m/s
2)
(1)求小球a、b第一次發(fā)生碰撞后沿桿方向的速度分別是多少?
(2)若已知在桿的最右端恰好發(fā)生第9次碰撞,則桿的長度是多少?
(3)如圖乙所示,若將該裝置固定不動(dòng),長方形ABCD內(nèi)有交變勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度按圖丙規(guī)律變化,取垂直紙面向里為磁場的正方向,圖中
,L=2m,B
0=1T,在長方形區(qū)域再加一豎直向上的勻強(qiáng)電場,E=30V/m,給a一個(gè)向右瞬時(shí)沖量I,a、b發(fā)生彈性碰撞且電荷量平分,b在t=0時(shí)從A點(diǎn)沿AB方向進(jìn)入磁場,最終到達(dá)C點(diǎn),則沖量I多大?