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文檔簡介
1、如圖甲所示,光滑、絕緣直角三角型斜面M0N固定在水平地面上,2 um0N邊長S=12m, 9=370 ;虛線左、右空間存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1 =q4 um(T)B2=(T)的勻強(qiáng)磁場,方向分別垂直于紙面向里、向外;整個q空間存在著豎直方向的、隨時問交替變化的勻強(qiáng)電場(如圖乙所示,設(shè)豎直向上方向?yàn)檎较?。在距0點(diǎn)L= 6(m)處的P點(diǎn)有一物塊拋射 兀器(垂直0M拋射),在t=0時刻將一質(zhì)量為 m、帶電荷量為q(q>0)的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))拋入電磁場,小物塊恰好能在0點(diǎn)切入0N斜面。設(shè)小物塊在 0N面上滑行時無電荷損失且所受洛倫茲力始終小于 2mgcos 0 ,求:(1)小物塊拋由速度的大
2、??;(2)小物塊從拋由到運(yùn)動至N點(diǎn)所用時間。解析之前先思考下列幾個問題:1、在t=0時刻將一質(zhì)量為 m、帶電荷量為q(q>0)的小物塊拋入左側(cè) 的電磁場中,這句話什么意思?電場力與重力有什么關(guān)系?還有其他 力嗎?帶電粒子怎樣運(yùn)動?OP的長度在左側(cè)的電磁場中是什么意思?2、OP的長度是圓周運(yùn)動的直徑嗎?若是直徑,還知道什么?能求小物塊拋由速度的大小。3、帶電粒子在左側(cè)的電磁場中運(yùn)動的時間等于多少?是半個周期嗎?與圖乙電場的周期有什么關(guān)系?4、帶電粒子運(yùn)動到右側(cè)的電磁場中,電場力與重力還平衡嗎?洛倫茲力的方向朝哪?(注意左側(cè)磁場帶電粒子的運(yùn)動周期T1= 2jEm=1s ,qB1右側(cè)磁場中運(yùn)動
3、的周期 T2= 2Jm=0.5s )說明在0.5ssi.0s時間里, qB2帶電粒子沿斜面做勻加速直線運(yùn)動,能求生加速度a=12m/s2,在0.5s的時間里速度V1能求生。5、在1.0s 5.5s時間里,電場力與重力重新平衡,只有洛倫茲力提供做圓周運(yùn)動的向心力。又做勻速圓周運(yùn)動。以此類推,在圖乙中下半 周期勻加速,加速度不變,上半周期做勻速圓周運(yùn)動,周期不變。6、0N邊長S=12m ,運(yùn)動完它需要多長時間?如何計(jì)算?最后求什 么的?7、該題還能思考那些?拓展變換那些?(1)該題能求離開斜面的最大距離嗎?(2)若把右側(cè)斜面改為 S=22.5m ,其他條件不變,情況如何?(3)若把左右磁場的磁感應(yīng)
4、強(qiáng)度都改為B=2"工m(T),把圖乙改為如q圖丙所示的圖象,把右側(cè)斜面改為S=36m 情況又怎樣?HE*5IIII國商(4)本題還可以拓展那些?、(17 分)解析:(1) t=0時刻小物塊進(jìn)入電磁場,由乙圖知,電場方向向上,且有qE=mg ,所以小物塊在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(1分)小物塊恰好由 0點(diǎn)切入斜面,小物塊被拋由時的速度方向必垂直于MO ,V2設(shè)此過程中小物塊運(yùn)動的時間為t1 ,有qVB=m 一 (2分)R2 uRT二丁 (2 分)R=,(1 分)t1= T (2 分) 22代入數(shù)據(jù)解得,小物塊的拋由速度的大小V=6m/s ,運(yùn)動周期T=1s ,在磁場B1中運(yùn)動的時間t1=0.5s(1分)(2)小物塊切入 0N時,電場方向變?yōu)橄蛳?,?(mg+qE)sin 9=ma ,mg將E=一代入, q解得 a=12m/s2(2分)當(dāng)電場變?yōu)樨Q直向上后小物塊正好做一個完整的圓周運(yùn)動,然后電場方向又變?yōu)樨Q直向下,小物塊繼續(xù)沿斜面以a=12m/s2的加速度下滑,故設(shè)小物塊在斜面上滑行的總時間為t2,則有S=Vt2+ -at22(22分)代入數(shù)據(jù)得t2=1s(t2=-2s舍去) (1分)分析知,小物塊沿斜面下滑0.5s后,作一個完整的圓周運(yùn)動,然后又沿斜面下滑0.5s到達(dá)N點(diǎn),設(shè)做周運(yùn)動的時間是t3,因?yàn)門=2/m,T'qB12 um=,qB2T&
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