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.