题目内容
如图甲所示,光滑、绝缘直角三角型斜面
固定在水平地面上,
边长
,
;虚线左、右空间存在磁感应强度为
的匀强磁场,方向分别垂直于纸面向里、向外;整个空间存在着竖直方向的、随时间交替变化的匀强电场(如图乙所示,竖直向上方向为正方向)。在距
点
处的
点有一物块抛射器,在
时刻将一质量为
、带电荷量为
的小物块(可视为质点)抛入电磁场,小物块恰好能在
点切入
斜面。设小物块在
面上滑行时无电荷损失且所受洛伦兹力小于
,求:
(1)小物块抛出速度的大小;
(2)小物块从抛出到运动至
点所用时间。
![]()
解:(1)
时刻小物块进入电磁场,由乙图知,电场方向向上,
且有
,所以小物块在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动(1分)
小物块恰好由
点切入斜面,小物块被抛出时的速度方向必垂直于
,
设此过程中小物块运动的时间为
,有
(2分)
(2分)
(1分)
(2分)
代入数据解得,小物块的抛出速度的大小
,运动周期
,
在磁场
中运动的时间
(1分)
(2)小物块切入
时,电场方向变为向下,有
,
将
代入,
解得
(2分)
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
的加速度下滑,故设小物块在斜面上滑行的总时间为
,则有
(2分)
代入数据得
(
舍去) (1分)
分析知,小物块沿斜面下滑
后,作一个完整的圆周运动,然后又沿斜面下滑
到达
点,设做圆周运动的时间是
,因为
,
,又
,所以
,则
(2分)
小物块从
点运动到
点所用时间为
(2分)
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