人們通常利用運動的合成與分解,把比較復雜的機械運動等效分解為兩個或多個簡單的機械運動進行研究。下列情境中物體的運動軌跡都形似彈簧,其運動可分解為沿軸線的勻速直線運動和垂直軸線的勻速圓周運動。
(1)情境1:在圖1甲所示的三維坐標系中,質點1沿Ox方向以速度v做勻速直線運動,質點2在yOz平面內以角速度ω做勻速圓周運動。質點3同時參與質點1和質點2的運動,其運動軌跡形似彈簧,如乙圖所示。質點3在完成一個圓周運動的時間內,沿Ox方向運動的距離稱為一個螺距,求質點3軌跡的“螺距”d1;
(2)情境2:如圖2所示為某磁聚焦原理的示意圖,沿Ox方向存在勻強磁場B,一質量為m、電荷量為q、初速度為v0的帶正電的粒子,沿與Ox夾角為α的方向入射,不計帶電粒子的重力。
a.請描述帶電粒子在Ox方向和垂直Ox方向的平面內分別做什么運動;
b.求帶電粒子軌跡的“螺距”d2。
(3)情境3:2020年12月17日凌晨,嫦娥五號返回器攜帶月壤回到地球。登月前,嫦娥五號在距離月球表面高為h處繞月球做勻速圓周運動,嫦娥五號繞月的圓平面與月球繞地球做勻速圓周運動的平面可看作垂直,如圖3所示。已知月球的軌道半徑為r,月球半徑為R,且r>>R,地球質量為M地,月球質量為m月,嫦娥五號質量為m0,引力常量為G。求嫦娥五號軌跡的“螺距”d3。

【答案】(1)質點3軌跡的“螺距”為;
(2)a.帶電粒子在Ox方向上做勻速直線運動,在垂直于Ox方向上做勻速圓周運動;
b.帶電粒子軌跡的“螺距”為;
(3)嫦娥五號軌跡的“螺距”為2π(R+h)。
2
πv
ω
(2)a.帶電粒子在Ox方向上做勻速直線運動,在垂直于Ox方向上做勻速圓周運動;
b.帶電粒子軌跡的“螺距”為
2
πm
v
0
cosα
q
B
(3)嫦娥五號軌跡的“螺距”為2π(R+h)
M
地
(
R
+
h
)
m
月
r
【解答】
【點評】
聲明:本試題解析著作權屬菁優網所有,未經書面同意,不得復制發布。
發布:2024/4/20 14:35:0組卷:372引用:3難度:0.3
相似題
-
1.如圖1所示,在xOy坐標系中,兩平行極板P、Q垂直于y軸且關于x軸對稱,極板長度和板間距均為l,緊靠極板的右邊緣的有界勻強磁場區域由ΔAB0和矩形0BCD構成,其中∠OAB=60°,OD=OA.磁場方向垂直于xOy平面向里,D、A位于y軸上。位于極板左側的粒子源沿x軸向右接連發射質量為m,電荷量為+q、速度相同的帶電粒子,現在0~3t0時間內兩板間加上如圖2所示的電壓,已知t=0時刻進入兩板間的粒子,在t0時刻射入磁場時,恰好不會從磁場邊界射出磁場區域且圓心在x軸上,上述l、m、q、t0為已知量,U0=
,不考慮P、Q兩板電壓的變化對磁場的影響,也不考慮粒子的重力及粒子間的相互影響,求:ml2qt02
(1)t=0時刻進入兩板間的帶電粒子射入磁場時的速度;
(2)勻強磁場的磁感應強度的大小及磁場區域的面積;
(3)t=t0時刻進入兩板間的帶電粒子在勻強磁場中運動的時間。發布:2024/12/30 0:0:1組卷:89引用:2難度:0.7 -
2.如圖,半徑為d的圓形區域內有磁感應強度為B的勻強磁場,磁場垂直圓所在的平面。一帶電量為q、質量為m的帶電粒子從圓周上a點對準圓心O射入磁場,從b點折射出來,若α=60°,則帶電粒子射入磁場的速度大小為( )
A. qBdmB. 3qBdmC. 2qBdmD. 3qBdm發布:2025/1/6 0:30:5組卷:272引用:2難度:0.6 -
3.如圖所示,三角形ABC內有垂直于三角形平面向外的勻強磁場,AB邊長為L,∠CAB=30°,∠B=90°,D是AB邊的中點。現在DB段上向磁場內射入速度大小相同、方向平行于BC的同種粒子(不考慮粒子間的相互作用和粒子重力),若從D點射入的粒子恰好能垂直AC邊射出磁場,則AC邊上有粒子射出的區域長度為( )
A. L14B. L13C. L3-12D. L3-13發布:2025/1/3 0:30:3組卷:303引用:1難度:0.5