分析 (1)在第三個過程中,滑塊做類平拋運動,將運動分解為水平方向和豎直方向的兩個分運動來列式求解;
(2)分三個過程計算出運動時間;其中第一過程勻加速,第二過程勻速,第三過程類平拋運動.
(3)對第一個過程中的滑塊進行受力分析,結合牛頓第二定律確定電場力的大小,然后比較兩個電場強度.
解答 解:(1)在CDHG區(qū)域,對滑塊進行受力分析,由牛頓第二定律有:
qE2-mg=ma
而由題意知:
qE2=2mg
所以a=g
在水平方向和豎直方向分別有:
L=vGt3
L=12a3t32
以上解得:
vG=√gL2
t3=√2Lg
即滑塊進入CDHG區(qū)域時的速度大小為√gL2.
(2)滑塊在抵達G點時受到的洛倫茲力:f洛=qvGB=q•√gL2•mq•√2gL=mg
由左手定則可知,洛倫茲力的方向向上.
Ⅰ、若滑塊進入磁場時的速度大于vG,則洛倫茲力大于重力,滑塊將離開水平面,不符合題意;
Ⅱ、若滑塊進入磁場時的速度小于vG,則洛倫茲力小于重力,滑塊將對水平面產生向下的壓力,所以滑塊將受到摩擦力的作用而做減速運動,則到達G點的速度更小,也不符合題意.
Ⅲ、若滑塊進入磁場時的速度等于vG,則洛倫茲力等于重力,滑塊將在水平面上做勻速直線運動,到達G點的速度仍然是vG.符合題意.
可知滑塊在磁場中做勻速直線運動,運動的時間:t2=LvG=L√gL2=√2Lg
在BCGF區(qū)域,滑塊做勻速直線運動,則:vF=vG=√gL2
在ABFE區(qū)域,滑塊做勻加速直線運動,所以:v2F−0=2aL
所以:a=v2F2L=v2G2L=gL22L=g4
滑塊加速的時間:t1=vFa=√gL2g4=2√2Lg
所以滑塊運動的總時間:t=t1+t2+t3=2√2Lg+√2Lg+√2Lg=4√2Lg
(3)對滑塊進行受力分析,在豎直方向
FN=mg
在水平方向
qE1-Ff=ma1
由滑動摩擦力公式:Ff=μFN=0.5×mg=0.5mg
聯立得:qE1=0.75mg
所以:E1E2=0.75mgq2mgq=38
答:(1)滑塊進入CDHG區(qū)域時的速度大小是√gL2;
(2)滑塊在ADHE區(qū)域運動的總時間是4√2Lg;
(3)E1:E2為3:8.
點評 本題關鍵先根據類平拋運動的位移公式求出類平拋的初速度,再根據洛倫茲力的公式求出洛倫茲力的大小等于重力,判斷出滑塊在磁場中做勻速直線運動,最后再結合運動學公式求解.
科目:高中物理 來源: 題型:填空題
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | vm可為許多值,與al、a2的大小有關 | B. | vm只可為2V,與a1、a2的大小無關 | ||
C. | a1、a2必須滿足a1a2a1+a2=2vt | D. | a1、a2必須滿足2a1a2a1+a2=vt |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 路程是個標量,表示位移的大小 | |
B. | 位移是個矢量,是由初始位置指向終止位置的有向線段 | |
C. | 路程是物體運動軌跡的長度,它有大小,也有方向 | |
D. | 當物體做直線運動時,位移的大小等于路程大小 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 不受安培力 | B. | 受安培力,方向向右 | ||
C. | 受安培力,方向垂直紙面向里 | D. | 受安培力,方向垂直紙面向外 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 2L | B. | 3L | C. | 4L | D. | 6L |
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