问题 计算题

(20分)金属圆环半径r1=10m,内有半径为r2=的圆形磁场磁感强度随时间的变化关系如图乙,金属圆环与电容C、电阻及平行金属板MN如图甲连接,金属圆环电阻为r0=2Ω,R1=R3=3Ω,R2=R5=2Ω,R4=7Ω,紧靠MN的右侧有一个与水平方向夹角为37°、长为L=2.0m的粗糙的倾斜轨道AB,通过水平轨道BC与竖直圆轨道相连,出口为水平轨道DE,整个轨道除AB以外都是光滑的。其中AB与BC轨道以微小圆弧相接。一个绝缘带电小球以初速度V0=4.0m/s从MN左侧紧靠上极板(不接触)水平飞入,从A点飞出电场速度恰好沿AB方向,并沿倾斜轨道滑下。已知物块与倾斜轨道的动摩擦因数u=0.50。(g取10m/s2,sin37°="0.60," cos37°="0.80)" ,

(1)平行金属板MN两端电压是多少?

(2)为了让小物块不离开轨道,并且能够滑回倾斜轨道AB,则竖直圆轨道的半径应该满足什么条件?

(3)按照(2)的要求,小物块进入轨道后可以有多少次通过圆轨道上距水平轨道高为0.01m的某一点。

答案

.由B-t 图得, (1分) 又         (2分)

             (2分)

两端电压即为电容器极板间电压 得 U="3V                   " (1分)

(2)设过A点的速度为     (1分)

为让物体不离开轨道并顺利滑回倾斜轨道AB,物体上升的高度必须小于等于圆半径

   (2分)得  

故物体要能滑回AB轨道条件:               (2分)

(3)物体第一次冲上圆弧高度速度减为0,然后返回倾斜轨道高处滑下,然后再次进入圆轨道达到高度为,则有

 (2分)        (1分)

                           (1分)

之后物体在圆轨道和倾斜往返运动,同理,第n次上升的高度

                                 (3分)

,上升的高度小于0.01m,则物体共有8次通过高度为0.01m的一点。(2分)

多项选择题
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