水平面的高度为h132m,C点距水平面的高度为h25m,一滑块从水平面上的A点以相同初速度分别沿两轨道滑行到C点或D点后水平抛出。取重力加速度g大小为10ms2。求:
(1)若从C点抛出时的水平射程与从D点抛出时相等,滑块在A点的初速度大小;(2)若滑块在A点的初速度大小为10ms,调整轨道及C点的高度,要求从C点抛出时水平射程最大,则
fC点离地高度应为多少。
【答案】(1)241ms(2)25m
【解析】
【详解】解:(1)滑块从
D
点平抛时有
h1
12
gt12
,
tl08s
从
C
点平抛时有:h2
12
gt
22
t21s
根据机械能守恒:
12
mv02
mgh1
12
mv12
12
mv02
mgh2
12
mv22
从C点抛出时的水平射程与从D点抛出时相等,有v1t1v2t2
联立解得:v0241ms
(2)根据机械能守恒:
12
mv02
mgh
1mv22
得vv022gh根据平抛运动规律h1gt2,
2
2h
t
g
水平射程xvt
v022gh
2hg
当v022gh2gh时,h有最大值
即hv0225m4g
12如图所示,在平面直角坐标系xoy的一、二象限内,分别存在以虚线OM为边界的匀强电场和匀强磁场。匀强电场方向沿y轴负方向,匀强磁场方向垂直于xoy平面向里,虚线OM与x轴负方向成45°角。一质量为m、电荷量为q的带电粒子从坐标原点O处以速度v0沿x轴正方向运动,粒子每次到x轴将反弹,每
f次反弹水平分速度不变、竖直分速度大小均减为反弹前的
13
倍、方向相反。电场强度大小为
3mv
20
,磁
4
2qd
感应强度大小为mv0,求:qd
不计粒子重力,题中各物理量单位均国际单位,计算结果可用分式表示
1带电粒子在磁场中运动的时间;
2带电粒子最后一次经过OM时的位置坐标;
为3带电粒子从最后一次经过OM时开始,沿电场方向运动的总路程。
【答案】(1)
2dv0
(2)(
32
d,32
d
)(3)
292
d
【解析】
【详解】(1)设磁场强度大小为B,粒子进入磁场,根据左手定则,粒子做3的圆周运动后经过OM,粒4
子在磁场中做圆周运动有qv0Bm
v
20
,
r
2r
T
v0
2d解得周期Tv0,
而后速度大小变化但周期不变,故带电粒子在磁场中运动的时间为:
2dtTv0
(2)根据洛伦兹力提供向心力,有:qv0Bmv02,r
f解得:rmv0dqB
粒子进入电场后加速运动到x轴,设速度为v1,有:
v12
v02
2
qEm
d
第一次与x轴碰撞后反弹速度为v1
134
v1
,
又有v12
v02
2
qEm
d
解得:r′d,2
故最后一次经过OM时的坐标为(3d,3d);22
(3)因粒子第二次进入电场做类平抛运动,故在到达x轴过程中
竖直方r