24.(14分)

介子的衰变方程为,其中介子带负的元电荷e,介子质量为m,不带电,如图所示,两个匀强磁场方向相同,以虚线MN为理想边界,磁感应强度分别为,今有一个介子沿垂直于磁场的方向从A点射入匀强磁场中,其轨迹为圆弧AP,P在MN上, 介子在P点时速度为v,方向与MN垂直,在P点该介子发生了上述衰变,衰变后产生的介子以原速率反方向射回,其运动轨迹为图中虚线所示的“心”形图线,求:

(1)

(2)介子回到P点所用时间。

(14分)

解析:(1)介子在磁场和磁场在作圆周运动的轨道半径分别分,则有     ①     ②     由轨迹可得    ③

由以上三式得:     ④ 

(2)介子在磁场和磁场在作圆周运动的周期分别分,有

    ⑤    ⑥ 

介子回到P点所有时间       ⑦

将⑤⑥代入⑦中得:   ⑧

评分参考:①、②各1分    ③、④、⑤、⑥、⑦、⑧式各2分

(20分)

如图,光滑水平地面上有一质量为M的小车,车上表面水平且光滑,车上装有半径为R的光滑四分之一圆环轨道,圆环轨道质量不计且与车的上表面相切,质量为m的小滑块从跟车面等高的平台以的初速度滑上小车(足够大,以至滑块能够滑过与环心O等高的b点),试求:

(1)滑块滑到b点瞬间,小车速度多大?

(2)滑块从滑上小车至滑到环心O等高的b点过程中,车的上表面和环的弹力共对滑块做了多少功?

(3)小车所能获得的最大速度为多少?

(20分)

解析:(1)滑块到b点瞬间,滑块与小车在水平方向上有共同速度,设为滑块小车系统水平方向上动量守恒:       ①

(2)滑块至b点瞬间,设滑块速度为v,取车上表面为重力势能零势面系统机械能守恒:       ②

设过程中车上表面和环的弹力对滑块共做功WN,对滑块应用动能定理有:

      ③

  由①②③得:      ④

(3)滑块越过b点后,相对小车作竖直上抛运动,随后,将再度从b点落入圆球,小车进一步被加速,当滑块滑回小车的上表面时,车速最大,设此时滑块速度为,车速为

系统动量守恒:       ⑤

系统机械能守恒:  ⑥

联立⑤⑥解得:        ⑦

评分参考:①式5分    ②、③式2分     ④式3分       ⑤、⑥2分    ⑦式4分

(22分)如图a所示,水平直线MN下方有竖直向下的匀强电场,现将一重力不计、比荷=106C/kg的负电荷于电场中的。点由静止释放,经过畏×10-5 s后电荷以v0=1.5X   106 m/sS的速度通过MN进人其上方的均匀磁场,磁场与纸面垂直,磁感应强度B按图b

所示规律周期性变化。图中以垂直纸面向里为正,电荷通过MN时为t=0时刻.求:(1)匀强电场的电场强度E及O点与直线MN之间的距离;(2)如果在O点正右方d = 68cm处有一垂直于MN的足够大的挡板,求电荷从O点出发运动到挡板的时间.

(22分) (1) 电荷在电场中做匀减速直线运动,设其在电场中运动的时间为,根据动量定理可知,

解得          (2分)

O点与直线MN之间的距离       (2分)

(2)当磁场垂直纸面向里时,

  电荷运动的半径        (2分)

  周期              (2分)

当磁场垂直纸面向外时,

  电荷运动的半径         (2分)

     周期         (2分)

根据电荷的运动情况可知,电荷到达挡板前运动的完整周期数为15个,即沿ON运动的距离S=15△d=60cm,最后8cm的距离如图所示,

     (2分)

解得   (2分)

故电荷运动的总时间

    T=

      =       (2分)

 0  136027  136035  136041  136045  136051  136053  136057  136063  136065  136071  136077  136081  136083  136087  136093  136095  136101  136105  136107  136111  136113  136117  136119  136121  136122  136123  136125  136126  136127  136129  136131  136135  136137  136141  136143  136147  136153  136155  136161  136165  136167  136171  136177  136183  136185  136191  136195  136197  136203  136207  136213  136221  447348 

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