(20分)如图甲所示, CD为半径的光滑绝缘圆弧轨道,其所对应的圆心角
,轨道末端水平。木板B长
、质量
,静止放置在粗糙水平地面MN上,左端位于M点,上表面与CD轨道末端相切。PQ左侧为匀强磁场区域,磁感应强度
,方向垂直纸面向外。PQ右侧为匀强电场区域,电场强度随时间变化的关系如图乙所示,规定电场方向竖直向下为正方向。一质量
、带电量
的滑块A在某一时刻由C点静止释放。已知滑块A与木板B之间的动摩擦因素
,木板B与水平地面之间的动摩擦因素
,可将滑块视为质点,
取
。求:
(1)滑块A滑至圆弧轨道最低点时的速度大小和此时滑块A对轨道的压力。
(2)若滑块A在时进入电场区域,滑块A最终静止时离D点的距离。
(3)若滑块A在时进入电场区域,滑块A最终静止时离D点的距离。
(1)
,方向竖直向下 (2)9m (3)6.12m
题目分析:(1),
2分
,
,方向竖直向上 2分
根据牛顿第三定律可知,滑块对轨道的压力大小为,方向竖直向下。 1分
(2),
2分
,所以木板B不动。 1分
, 1分
至滑块静止所用时间,电场方向恰好还未改变
, 1分
,滑块未从B板右端滑落。 1分
∴滑块A最终静止时离D点的距离为9m。
到
过程中,滑块加速度
,
时滑块速度
1分
此过程中滑块的位移 1分
此后电场反向,,
1分
,所以木板B将加速滑动。 1分
此时A、B的加速度分别为,
, 1分
至两者速度相等所用时间满足
,
解得, 1分
此时两者共同速度,
在此过程中滑块的位移。1分
此后电场强度为0,两者共同做匀减速直线运动,, 1分
至静止所用时间,在此过程中滑块的位移
∴滑块整个过程中的位移 1分