分析 (1)撤去外力F時(shí)物塊做勻速圓周運(yùn)動(dòng),洛倫茲力提供向心力,電場(chǎng)力與重力合力為零,據(jù)此求出電場(chǎng)強(qiáng)度.
(2)絕緣板與物塊都向上做加速運(yùn)動(dòng),應(yīng)用牛頓第二定律求出加速度,物塊與絕緣板的位移之差等于絕緣板的長(zhǎng)度時(shí)物塊離開(kāi)絕緣板,應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出運(yùn)動(dòng)時(shí)間,求出絕緣板與物塊的速度、位移,物塊離開(kāi)絕緣板后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)洛倫茲力提供向心力,由牛頓第二定律求出圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑,然后求出物塊第一次擊中PN板的位置.
(3)求出物塊離開(kāi)絕緣板到打在PN板上需要的時(shí)間,撤去外力后絕緣板向上做勻減速直線運(yùn)動(dòng),求出滑塊打在PN上時(shí)的位移,然后求出絕緣板上端距P的距離.
解答 解:(1)物塊做勻速圓周運(yùn)動(dòng),電場(chǎng)力與重力合力為零,
即:qE=mg,解得,電場(chǎng)強(qiáng)度大�。篍=40N/C;
(2)由牛頓第二定律得:
對(duì)物塊:μ(mgcosθ+qE)-mgsinθ=ma1,解得:a1=3m/s2,
對(duì)絕緣板:F-μ(mgcosθ+qE)-μ0(mgcosθ+qE+Mgcosθ)-Mgsinθ=Ma2,解得:a2=4m/s2,
物塊離開(kāi)絕緣板時(shí):L=12(a2-a1)t2,解得:t=0.5s,
物塊的位移:s1=12a1t2=12×3×0.52=0.375m,v1=a1t=3×0.5=1.5m/s,
絕緣板的位移:s2=12a2t2=12×4×0.52=0.5m,v2=a2t=4×0.5=2m/s,
物塊離開(kāi)絕緣板后做勻速圓周運(yùn)動(dòng),洛倫茲力提供向心力,
由牛頓第二定律得:qv1B=mv21r,解得:r=1m,
由幾何關(guān)系可知,物塊第一次擊中擋板PN的位置距P點(diǎn)的距離:
d=PD+DC=r+√r2−S22,解得:d≈1.87m;
(3)由幾何知識(shí)得:sinθ=s2r=0.51=0.5,θ=30°,
物塊做圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角:α=360°-90°-(90°-30°)=210°,
物塊做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期:T=\frac{2πm}{qB}=\frac{2×3.14×0.010}{2.5×1{0}^{-3}×6}≈4.19s
物塊離開(kāi)絕緣板到打在PN板上需要的時(shí)間:
t′=\frac{α}{360°}T=\frac{210°}{360°}×4.19≈2.4s,
對(duì)絕緣板,由牛頓第二定律得:
Mgsinθ+μ0Mgcosθ=Ma,解得:a=12.4m/s2,
絕緣板的位移:x=v2t′-\frac{1}{2}at′2,解得:x=-30.912m,
即絕緣板向下滑行30.912m>s2=0.5m,則物塊打在PN板上時(shí)絕緣板靜止靠在PN板上,
物塊擊中擋板PN時(shí),薄板上端離P的距離等于板長(zhǎng)L=0.125m;
答:(1)電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小為40N/C;
(2)物塊第一次擊中擋板PN的位置距P點(diǎn)的距離為1.87m;
(3)物塊擊中擋板PN時(shí),薄板上端離P的距離為0.125m.
點(diǎn)評(píng) 本題是一道力學(xué)綜合題,考查了帶電題在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程復(fù)雜,本題難度較大,分析清楚物體的受力情況、分析清楚物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程是解題的關(guān)鍵,應(yīng)用牛頓第二定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可以解題.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 1 s通過(guò)電池某一橫截面的電荷量為500 C | |
B. | 1 s通過(guò)電池某一橫截面的電荷量為5 C | |
C. | 充電過(guò)程把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能 | |
D. | 充電過(guò)程把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題
A. | μmg | B. | μ(M+m)g | C. | \frac{mF}{M+m} | D. | ma |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題
A. | 通電線圈受到的磁力矩與電流成正比 | |
B. | 線圈受到的彈簧的反力矩與線圈轉(zhuǎn)過(guò)的角度成正比 | |
C. | 線圈內(nèi)通過(guò)的電流方向改變時(shí),線圈轉(zhuǎn)動(dòng)方向仍不變 | |
D. | 電流增大時(shí)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角度不變 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題
A. | 物體A上拋的初速度大小和B物體落地時(shí)的速度大小都是2v | |
B. | 物體A和B落地時(shí)間相同 | |
C. | 物體A能上升的最大高度和物體B開(kāi)始下落時(shí)的高度相同 | |
D. | 兩物體在空中達(dá)同一個(gè)高度處,一定是B物體開(kāi)始下落時(shí)的高度的中點(diǎn) |
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