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如图所示,在足够大的空间范围内,同时存在着竖直向上的匀强电场和垂直纸面向外的匀强...

如图所示,在足够大的空间范围内,同时存在着竖直向上的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场,电场强度为E,磁感应强度为B.足够长的光滑绝缘斜面固定在水平面上,斜面倾角为30°.有一带电的物体P静止于斜面顶端且物体P对斜面无压力.若给物体P以水平的初速度向右抛出,同时另有一不带电的物体Q从A处由静止开始沿斜面滑下(P、Q均可视为质点),P、Q两物体运动轨迹在同一竖直平面内.一段时间后,物体P恰好与斜面上的物体Q相遇,且相遇时物体P的速度方向与其水平初速度方向的夹角为60°.已知重力加速度为g,求:
(1)P、Q相遇所需的时间;
(2)物体P在斜面顶端的初速度的大小.

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(1)由于物体P静止于顶端时对斜面无压力,可知物体P的重力和电场力平衡,给P一个水平初速度后将做匀速圆周运动,结合题意由几何关系可判断出P偏转了60角,应用牛顿运动定律和周期公式,可求出P、Q相遇所需要的时间. (2)P做匀速圆周运动,Q沿斜面做匀加速直线运动,画出两物体的轨迹图,由几何知识可知Q的位移S与P的运动半径R相等,由第一问所得到的时间结合匀加速直线运动的规律和圆周运动的半径公式,便可求出P平抛时的速度. 【解析】 (1)物体P静止时对斜面无压力: mg=qE…① P获得水平分速度后做匀速圆周运动,由运动半径公式和周期公式有: …② …③ P、Q相遇时,P物体转过了60角(如图所示),可解得: =…④ (2)在时间t内,Q物体在斜面上做匀加速直线运动,加速度及位移为: …⑤ …⑥ P做匀速圆周运动,有:…⑦ 由几何关系知R=S…⑧ 解得: 答:(1)P、Q相遇所需的时间为     (2)物体P在斜面顶端的初速度的大小为.
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考点分析:
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C.电阻箱一只(符号:,0~999Ω,额定电流1A)
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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