在如图所示的空间里,存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为.在竖直方向存在交替变化的匀强电场如图(竖直向上为正),电场大小为.一倾角为θ足够长的光滑绝缘斜面放置在此

◎ 题目

在如图所示的空间里,存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为.在竖直方向存在交替变化的匀强电场如图(竖直向上为正),电场大小为.一倾角为θ足够长的光滑绝缘斜面放置在此空间.斜面上有一质量为m,带电量为-q的小球,从t=0时刻由静止开始沿斜面下滑,设第5秒内小球不会离开斜面,重力加速度为g

求:(1)求第1秒末小球的速度大小.
(2)第6秒内小球离开斜面的最大距离.
(3)若第19秒内小球仍未离开斜面,θ角应满足什么条件?

◎ 答案

(1)2g sinθ;(2);(3)

◎ 解析

(15分)考查动力学、圆周运动、静电场、磁场有关知识及临界问题,另考查学生在解题中寻找运动规律,综合性较强,考查内容较为深入.

解析(1)设第一秒内小球在斜面上运动的加速度为a,
由牛顿第二定律得:   ①  (2分)
第一秒末的速度为:v=at1="2g" sinθ  (m/s)  ② (2分)
(2)在第二秒内:qE0=mg     ③  (1分)
所以小球将离开斜面在上方做匀速圆周运动,则:
由牛顿第二定律得
       ④   (1分)
圆周运动的周期为:    ⑤  (1分)
由题图可知,小球在奇数秒内沿斜面做匀加速运动,在偶数秒内离开斜面做完整的圆周运动. (1分)
所以,第五秒末的速度为:v5=a(t1+t3+t5)="6g" sinθ      ⑥   (1分)
小球离开斜面的最大距离为:
d=2R3      ⑦    (1分)
由以上各式得:  (1分)
(3)第19秒末的速度:v19=a(t1+t3+t5+…+t19)="20g" sinθ   ⑧  (1分)
小球未离开斜面的条件是:
qv19B≤(mg+qE0)cosθ        ⑨(2分)
所以:     (1分)

◎ 知识点

    专家分析,试题“在如图所示的空间里,存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为.在竖直方向存在交替变化的匀强电场如图(竖直向上为正),电场大小为.一倾角为θ足够长的光滑绝缘斜面放置在此…”主要考查了你对  【带电粒子在匀强磁场中的运动】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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