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(08年广东三校联考)(18分)如图所示,质量为3.0kg的小车以1.0m/s的速度在光滑的水平面上向左运动,车上AD部分是表面粗糙的水平轨道,DC部分是1/4光滑圆弧,整个轨道都是由绝缘材料制成的,小车所在空间内有竖直向上的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场,电场强度E为40N/C,磁感应强度B为2.0T。现有一质量为1.0kg、带负电且电荷量为的滑块以8m/s的水平速度向右冲上小车,当它通过D点时速度为5.0m/s(滑块可视为质点,g取10m/s2),求:(计算结果保留两位有效数字)

   (1)滑块从A到D的过程中,小车、滑块组成的系统损失的机械能;

   (2)如果圆弧轨道半径为1.0m,求滑块刚过D点时对轨道的压力;

   (3)若滑块通过D点时,立即撤去磁场,要使滑块不冲出圆弧轨道,此圆弧的最小半径。

解析

(1)(6分)设滑块运动到D点时的速度为,小车在此时的速度为

 

       滑块从A运动到D的过程中系统动量守恒   

   

                                                                          …………2分

 

小车的速度为

 

       小车与滑块组成的系统损失的机械能为△E

 

                                                               …………2分

 

                                                                                       …………2分

 

   (2)(6分)设滑块刚过D点时,受到轨道的支持力为N

 

                                                                    …………4分

 

得N=35.5N                                                                                        …………1分

 

滑块对轨道压力                                                 …………1分

 

   (3)(6分)滑块沿圆弧轨道上升到最大高度时,滑块与小车具有共同速度v

 

由动量守恒定律                                                      …………2分

 

                                                                                         …………1分

 

       设圆弧轨道的最小半径为

 

由动量守恒关系                     …………2分

 

                                                                                    …………1分

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(1)每个线圈通过磁场区域产生的热量Q;

    (2)在某个线圈加速的过程中,线圈通过的距离s1和在这段时间里传送带通过的距离s2之比;

       (3)传送带每传送一个线圈,电动机所消耗的电能E(不考虑电动机自身的能耗);

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(1)带电微粒的比荷:

(2)为维持金属棒的匀速运动,加在金属棒上的拉力的功率.

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(2)物块A上升的最大高度。

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