如图:竖直面内固定的绝缘轨道abc,由半径
R=3 m的光滑圆弧段
bc与长
l=1.5 m的粗糙水平段
ab在
b点相切而构成,
O点是圆弧段的圆心,
Oc与
Ob的夹角
θ=37°;过
f点的竖直虚线左侧有方向竖直向上、场强大小
E=10 N/C的匀强电场,
Ocb的外侧有一长度足够长、宽度
d =1.6 m的矩形区域
efgh,
ef与
Oc交于
c点,
ecf与水平向右的方向所成的夹角为
β(53°≤
β≤147°),矩形区域内有方向水平向里的匀强磁场。质量
m2=3×10
-3 kg、电荷量
q=3×l0
-3 C的带正电小物体
Q静止在圆弧轨道上
b点,质量
m1=1.5×10
-3 kg的不带电小物体
P从轨道右端
a以
v0=8 m/s的水平速度向左运动,
P、
Q碰撞时间极短,碰后
P以1 m/s的速度水平向右弹回。已知
P与
ab间的动摩擦因数
μ=0.5,
A、
B均可视为质点,
Q的电荷量始终不变,忽略空气阻力,sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度大小
g=10 m/s
2。求:
(1)碰后瞬间,圆弧轨道对物体
Q的弹力大小
FN;
(2)当
β=53°时,物体
Q刚好不从
gh边穿出磁场,求区域
efgh内所加磁场的磁感应强度大小
B1;
(3)当区域
efgh内所加磁场的磁感应强度为
B2=2T时,要让物体
Q从
gh边穿出磁场且在磁场中运动的时间最长,求此最长时间
t及对应的
β值。
