Question

【題目】如圖甲所示，一個絕緣傾斜直軌道固定在豎直面內(nèi)，軌道的AB部分粗糙，BF部分光滑。整個空間存在著豎直方向的周期性變化的勻強電場，電場強度隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示，t=0時電場方向豎直向下。在虛線的右側(cè)存在著垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為�，F(xiàn)有一個質(zhì)量為m，電量為q的帶正電的物體（可以視為質(zhì)點），在t=0時從A點靜止釋放，物體與軌道間的動摩擦因數(shù)為，t=2s時刻，物體滑動到B點。在B點以后的運動過程中，物體沒有離開磁場區(qū)域，物體在軌道上BC段的運動時間為1s，在軌道上CD段的運動時間也為1s。（物體所受到的洛倫茲力小于2mgcosθ）

【1】若軌道傾角為，求物塊滑動到B的速度大小。

【2】若軌道傾角θ角未知，而已知BC及CD的長度分別為S1、S2，求出傾角的三角函表達式（用S1、S2、g表示）

【3】觀察物體在D點以后的運動過程中，發(fā)現(xiàn)它并未沿著斜面運動，而且物塊剛好水平打在H點處的豎直擋板（高度可以忽略）上停下，斜面傾角已知，求F點與H點的間距L。

Answer 1

【答案】

【1】t0=1s

【2】

【3】

【解析】（1）由題意可知 qE=mg 1分

t=0 到t=1s過程中，對物體有

2mgsinθ－2μmgcosθ=ma 2分

t=1s到t=2s過程中物體做勻速直線運動，所以

VB=at0=2gsinθ－2μgcosθ 2分

其中t0=1s

（2）物體在t=2s到t=3s做勻加速直線運動，加速度為

a＇=2gsinθ 1分

在t=3s到t=4s做勻速圓周運動，周期為

1分

剛好完成一周，在t=4s到t=5s繼續(xù)以a＇做勻加速運動到D點，則

S2－S1=a＇t02 2分

解得： 1分

(3)物體運動到D點時速度為

VD=VB＋a＇·2t0=6gsinθ－2μg cosθ 2分

離開D點后做勻速圓周運動，半徑為R,軌跡如圖，則

1分

由幾何關(guān)系可知 2分

聯(lián)立解得 1分