Question

在如圖所示的空間里，存在垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為.在豎直方向存在交替變化的勻強電場如圖（豎直向上為正），電場大小為．一傾角為θ足夠長的光滑絕緣斜面放置在此空間．斜面上有一質(zhì)量為m，帶電量為-q的小球，從t=0時刻由靜止開始沿斜面下滑，設(shè)第5秒內(nèi)小球不會離開斜面，重力加速度為g

求：（1）求第1秒末小球的速度大�。�
(2)第6秒內(nèi)小球離開斜面的最大距離．
（3）若第19秒內(nèi)小球仍未離開斜面，θ角應(yīng)滿足什么條件？

Answer 1

（1）2g sinθ；（2）；（3）。

（15分）考查動力學(xué)、圓周運動、靜電場、磁場有關(guān)知識及臨界問題，另考查學(xué)生在解題中尋找運動規(guī)律，綜合性較強，考查內(nèi)容較為深入．

解析(1)設(shè)第一秒內(nèi)小球在斜面上運動的加速度為a,
由牛頓第二定律得：   ①  （2分）
第一秒末的速度為：v=at₁="2g" sinθ  (m/s)  ② （2分）
(2)在第二秒內(nèi)：qE₀=mg     ③  （1分）
所以小球?qū)㈦x開斜面在上方做勻速圓周運動，則：
由牛頓第二定律得
       ④   （1分）
圓周運動的周期為：    ⑤  （1分）
由題圖可知，小球在奇數(shù)秒內(nèi)沿斜面做勻加速運動，在偶數(shù)秒內(nèi)離開斜面做完整的圓周運動． （1分）
所以，第五秒末的速度為：v₅=a(t₁+t₃+t₅)="6g" sinθ      ⑥   （1分）
小球離開斜面的最大距離為：
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）
小球未離開斜面的條件是：
qv₁₉B≤（mg+qE₀）cosθ        ⑨（2分）
所以：     （1分）