如图甲所示,光滑、绝缘直角三角型斜面MON固定在水平地面上,ON边长s=12m,θ=37°;虚线左、右空间存在磁感应强度

1个回答

  • 解题思路:(1)洛伦兹力提供向心力,小物块在B1内做圆周运动,半径为

    1

    2

    L

    ,带入数值即可求出初速度;

    (2)小物块切入ON时,电场方向变为向下,当电场变为竖直向上后小物块正好做一个完整的圆周运动,然后电场方向又变为竖直向下,小物块继续沿斜面以a=12m/s2的加速度下滑,求出沿斜面的时间和圆周运动的时间,在加上在B1运动的时间,相加即可.

    (1)t=0时刻,小物块进入电磁场,由乙图知,电场方向向上

    且有Eq=mg,所以小物块在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动;

    小物块恰好由O点切入切面,小物块被抛出时的速度方向必垂直于MO

    设此过程中小物块运动的时间为t1,有

    qvB=

    mv2

    R ①

    T=[2πR/v] ②

    R=[L/2] ③

    t1=[T/2] ④

    带入数值解得v=1m/s,运动周期T=1s

    在磁场B1中的运动时间t1=0.5s;

    (2)小物块切入ON时,电场方向变为向下,有(mg+Eq)sinθ=ma,将E=[mg/q]代入,

    解得a=12m/s2

    当电场变为竖直向上后小物块正好做一个完整的圆周运动,然后电场方向又变为竖直向下,小物块继续沿斜面以a=12m/s2的加速度下滑,

    故设小物块在斜面上滑行的总时间为t2,则有s=vt2+[1/2]a

    t22

    代入数据得t2=[4/3]s(t2=-[3/2]s舍去)

    分析知,小物块沿斜面下滑0.5s后,作一个完整的圆周运动,然后又沿斜面下滑0.5s到达N点,设做圆周运动的时间是t3

    因为T=

    2πm

    qB1,T′=

    2πm

    qB2,又B2=2B1

    所以T=2T′,

    则t3=T′=[T/2];

    小物块从P点运动到N点所用时间为t=t1+t2+t3=[7/3]s

    答:(1)小物块抛出速度的大小为1m/s;

    (2)小物块从抛出到运动至N点所用时间为[7/3]s.

    点评:

    本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动;牛顿第二定律;向心力.

    考点点评: 解答此题的关键是运用图象给出的信息,结合带电粒子在匀强磁场中运动的规律即可顺利求解.

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