题目内容

如图所示,一质量为的滑块由光滑弧形凹槽和粗糙水平薄板平滑连接而成,薄板的长度为,厚度忽略不计。将该滑块固定在一高为的光滑水平桌面上,且薄板的右端点与桌子边缘平齐。将一质量为的小物块(可视为质点)在弧形凹槽上某点由静止释放,小物块落地时距桌面边缘的水平距离为。已知小物块与薄板的动摩擦因数为,空气阻力忽略不计,

(1)小物块刚滑上薄板时的速度大小为多少?

(2)若滑块不固定,桌面足够长,仍要使小物块落在地面上的同一点,在凹槽上由静止释放小物块的位置距桌面的高度为多大?

(1)由图可知

轨迹半径                                                 ①(2分)

粒子在洛伦兹力作用下做圆周运动,有

                                                                 ②(2分)

由①②两式得

                                                                    ③(2分)

运动周期

                                                                     ④(2分)

在磁场中的运动时间

                                                                        ⑤(2分)

由③④⑤式得

                                                                    ⑥(2分)

(2)

当粒子的入射点和出射点的连线是磁场圆的直径时,粒子速度偏转的角度最大                                                                             ⑦(1分)

由图可知

                                                                    ⑧(2分)

平移距离

                                                                  ⑨(1分)

由①⑧⑨式得

                                                                    ⑩(2分)

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