题目内容


如图,水平地面上方有绝缘弹性竖直档板,板高h=9m,与板等高处有一水平放置的篮筐,筐口的中心离挡板s=3m.板的左侧以及板上端与筐口的连线上方存在匀强磁场和匀强电场,磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度B=1T;质量、电量、视为质点的带电小球从挡板最下端,以某一速度水平射入场中做匀速圆周运动,若与档板相碰就以原速率弹回,且碰撞时间不计,碰撞时电量不变,小球最后都能从筐口的中心处落入筐中(不考虑与地面碰撞后反弹入筐情况),,求:

(1)电场强度的大小与方向;

(2)小球从出发到落入筐中的运动时间的可能取值。(计算结果可以用分数和保留π值表示)


 (1)  (3分)

解:(1)因小球能做匀速圆周运动,所以有:          …………1分

               …………1分

 方向竖直向下               …………1分

(2)(15分)

洛仑兹力提供向心力有: …………1分   且   …………1分

        得:   …………1分

因为速度方向与半径方向垂直,圆心必在档板的竖直线上     ………1分

设小球与档板碰撞n次,其最大半径为            …………1分

要击中目标必有:           

     n只能取0 ,  1              …………1分

     当n=0,即为图1中解得     ……1分

在图1中由几何知识有:

=37° …………1分

对应小球运动时间最短tmin==s   ……1分

 当n=1,时可得:

                 …………1分

解得:R1=3m, R2=3.75m             …………1分

R1=3m时由如图2中的 ②

运动轨迹可知:

运动时间t==s       …………1分

R2=3.75m时运动时间最长,其运动轨迹如图2中的轨迹 ①

所示,由几何知识有:cosβ= =  ∴β=37°   …………1分

则tmax==s           …………1分

所以时间的可能值为:s, s(或) 

s  …………1分

 



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