Question

如图甲所示，一个绝缘倾斜直轨道固定在竖直面内，轨道的AB部分粗糙，BF部分光滑。整个空间存在着竖直方向的周期性变化的匀强电场，电场强度随时间的变化规律如图乙所示，t=0时电场方向竖直向下。在虚线的右侧存在着垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为。现有一个质量为m，电量为q的带正电的物体（可以视为质点），在t=0时从A点静止释放，物体与轨道间的动摩擦因数为，t=2s时刻，物体滑动到B点。在B点以后的运动过程中，物体没有离开磁场区域，物体在轨道上BC段的运动时间为1s，在轨道上CD段的运动时间也为1s。（物体所受到的洛伦兹力小于）

（1）由于轨道倾角未知，一位同学拿到了量角器，将其测出，记为。在AB阶段，由此可以计算出物块滑动到B时的速度，请你帮他完成此次计算，并定性说明物体在AB阶段做何种运动？

（2）另一位同学并未使用量角器，而是用直尺测出了BC以及CD的长度，记为，同样可以得到轨道倾角，请你帮他完成此次计算。（计算出的三角函数值即可）

（3）观察物体在D点以后的运动过程中，发现它并未沿着斜面运动，而且物块刚好水平打在H点处的挡板（高度可以忽略）上停下，斜面倾角已知，求F点与H点的间距L，并在图乙中画出物体全程的运动轨迹。

 

Answer 1

⑴由题意可知：

t=0到t=1s过程中，对物体受力分析，由牛顿第二定律

  方向沿斜面向下

t=1s到t=2s过程中，受力分析可知物体的合外力为0，做匀速直线运动

所以t=0到t=2s过程中，物体先做匀加速直线运动再做匀速直线运动

⑵物体在BC及CD阶段做匀加速直线运动

   

      

  即  得  所以在C点会斜面做匀速圆周运动

⑶运动轨迹如图所示，由几何关系可知：

 由     得

由以上公式可得