Question

．2008年9月25日中國“神舟七號”宇宙飛船順利升空，9月27日，中國宇航員首次實現(xiàn)太空出艙．下一步我國將于2015年發(fā)射空間站，設(shè)該空間站體積很大，宇航員可以在里面進行多項體育活動，一宇航員在站內(nèi)玩壘球(萬有引力可以忽略不計)，上半側(cè)為勻強電場，下半側(cè)為勻強磁場，中間為分界面，電場與分界面垂直，磁場垂直紙面向里，電場強度為E＝100V/m，宇航員位于電場一側(cè)距分界面為h＝3m的P點，PO垂直于分界面，D位于O點右側(cè)，壘球質(zhì)量為m＝0.1kg，帶電量為q＝－0.05C，該宇航員從P點以初速度v0＝10m/s平行于界面投出壘球，要使壘球第一次通過界面就擊中D點，且能回到P點．求：

(1)OD之間的距離d.
(2)壘球從拋出第一次回到P點的時間t.(計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

Answer 1

　(1)3.46m　(2)1.53s

(1)設(shè)壘球在電場中運動的加速度為a，時間為t1，有：

qE＝ma
h＝at
d＝v0t1
代入數(shù)據(jù)得：a＝50m/s2，t1＝s，
d＝2m＝3.46m
(2)壘球進入磁場時與分界面夾角為θ
tanθ＝＝
θ＝60°
進入磁場時的速度為
v＝＝20m/s
設(shè)壘球在磁場中做勻速圓周運動的半徑為R
由幾何關(guān)系得：
R＝＝4m
又由R＝，得B＝＝10T
球在磁場中運動時間為：
t2＝T
T＝，故t2＝s
運動總時間為：
t＝2t1＋t2＝1.53s