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在xOy坐标中,有随时间周期性变化的电场和磁场(磁场持续t1后消失;紧接着电场出...

xOy坐标中,有随时间周期性变化的电场和磁场(磁场持续t1后消失;紧接着电场出现,持续t2时间后消失,接着磁场......如此反复),如图所示,磁感应强度方向垂直纸面向里,电场强度方向沿y轴向下,有一质量为m,带电量为+q的带电粒子,在t=0时刻,以初速v00点沿x轴正方向出发,在t1时刻第一次到达y轴上的M 0L)点,t1+t2时刻第一次回到x轴上的 N-2L0)点,不计粒子重力,t1t2均未知。求:

1)磁感应强度B和电场强度E的大小;

2)粒子从0点出发到第二次回到x轴所用的时间;

3)粒子第n次回到x轴的坐标。   

 

(1) E=(2) t总=(3) (-2L+L,0) 【解析】 (1)粒子从O到M做圆周运动,半径: R0= qBv0= B= M到N粒子在电场中运动: 2L=v0t2 L= a= (2)粒子从N做圆周运动,在N点vNy=at2,vNy=v0,速度方向与—x轴夹角为45°,vN=,所以做圆周运动的半径为: R1= 而粒子在磁场中运动周期:T=与粒子速度无关,故经过时间t1粒子做半圆到P点,接下来只在电场力的作用下运动,P点速度方向与N点相反,所以从P到Q是M到N 的逆运动,有,得Q点刚好在x轴上(L,0)则从O点出发到第二次回到轴所需时间: t总= 2(t1+t2) 又 t1= t2= 得: t总= (3)如图所示,粒子接下来做有规律的运动,到达x轴的横坐标依次为: 第一次:-2L 第二次:-2L+3L 第三次:-2L+3L-2L ………… 若n取偶数2,4,6......有: , 坐标为(,0) 若n取奇数1,3,5........有: -2L+(-2L+3L)=-2L+L, 坐标为(-2L+L,0)  
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考点分析:
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如图所示,小球M用长度为L的轻杆连接在固定于天花板的轴O上,可在竖直平面内自由旋转,通过与O等高的滑轮用轻绳连接物块m.滑轮与轴O的距离也为L,轻杆最初位置水平.滑轮、小球、物块的大小可以忽略,轻绳竖直部分的长度足够长,不计各种摩擦和空气阻力,运动过程中绳始终保持张紧状态,重力加速度为g.

(1)若用外力拉着m使轻杆从最初位置缓慢下降,直至撤去外力后小球保持静止,轻杆与水平方向成θ=60°角,求Mm的质量之比.

(2)Mm的质量之比为2∶1,使小球从最初位置静止释放,在小球向右摆动的过程中,求轻杆与最初位置的最大夹角θ.

(3)Mm的质量之比为2∶1,使小球从最初位置静止释放,当小球向右摆动到O点正下方的位置时绳突然断裂,求整个过程中m上升的最大高度.

 

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如图所示,OP为固定的水平轨道,ON段光滑,NP段粗糙,NP段长为Ll.5m,一轻弹簧一端固定在轨道左侧O点的竖直挡板上,另一端自然伸长时在N点,P点右侧有一与水平方向成θ37º角的足够长的传送带PQ与水平面在P点平滑连接,传送带逆时针转动的速率恒为v3m/s.现用力将质量m2kg小物块A缓慢向左压缩弹簧至M点,此时弹簧的弹性势能EP3lJ,然后由静止释放,运动到P点与一个和A相同物块B发生碰撞,时间极短,碰撞时无机械能损失.ANP段间的动摩擦因数10.2B与传送带间的动摩擦因数20.25,重力加速度g10m/s2,求:

1)第一次碰撞前瞬间A的速度大小;

2)第一次碰撞后AB的速度大小;

3)从AB第一次碰撞后到第二次碰撞间经历的时间t.(最终结果可用根号表示)

 

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如图所示,光滑四分之一圆弧形轨道AB与粗糙水平轨道BDB端平滑连接,圆弧轨道半径R=0.40m,整个装置处理在竖直平面内。有一质量m=0.10kg的物块P(可视为质点)放在与圆心等高的A点,从静止开始滑下,与水平轨道上C点质量也为m的静止物块Q发生弹性碰撞,BC的距离L=1.0m,水平地面BD与物块PQ之间的动摩擦因数μ=0.2,求

1)物块P运动到圆弧形轨道的B端时对圆弧轨的压力;

2)碰撞后瞬间物块Q的速度大小;

3)若在D处放上一竖直的弹性挡板,CD间距也为L=1.0mP物块释放点离水平轨道的高度为h,要使PQ之间只发生一次碰撞,求h的取值范围。(P可以从圆轨道上或A点正上方某位置释放)

 

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如图所示,质量均为m=1kgAB两物体通过劲度系数为k=100N/m的轻质弹簧拴接在一起,物体A处于静止状态.在A的正上方h高处有一质量为的小球C,由静止释放,当CA发生弹性碰撞后立刻取走小球Ch至少多大,碰后物体B有可能被拉离地面?

 

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如图,AB是长Llm的绝缘水平面,BD段为半径R0.2m的绝缘光滑半圆轨道,两段轨道相切于B点,轨道AB处于在竖直向下的匀强电场中,场强大小E4.0×102V/m 一质量为m2.0×102kg,所带电荷量q=+5.0×104C的小球,以v04.0m/s的速度从A点沿水平轨道向右运动,进入半圆轨道后, 恰能通过最高点Dg10m/s2(小球可视为质点,整个运动过程无电荷转移),求:

1)滑块通过D点时的速度大小;

2)滑块在B点时,滑块对轨道压力大小;

3)轨道AB与小球的动摩擦因数.

 

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