(2)小球P先在Ⅰ区以D为圆心做匀速圆周运动,由小球初速度和水平方向夹角为θ可得,小球将偏转θ角后自C点水平进入Ⅱ区做类平抛云东到斜面底端B点,如图所示
设做匀速圆周运动的时间为,类平抛运动的时间为,则
④
⑤
⑥
⑦
BD′=s﹣2lcotα⑧
小球A自斜面顶端释放后,将沿斜面向下做匀加速直线运动,设加速度的大小为,释放后在斜面上运动时间为.
对小球A受力分析,设小球质量为m′,斜面对小球的支持力N,如图所示.
由牛顿第二定律得:
⑨
⑩
小球A的释放时刻满足:
⑪
联立④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪式得:⑫
(3)设所求电场强度为E′,以竖直向下为正;设在tA′时刻释放小球A,小球P在区域Ⅱ运动加速度为a2
小球A、P在在斜面上相遇,即小球P运动的时间为t,小球P从开始运动到斜面上先做时间的匀速圆周运动,然后自C点进入Ⅱ区做类平抛运动.
则小球A、P相遇时,由运动公式及几何关系可得:
s=v0(t﹣t1)+a(t﹣a2tA′)cosα
mg+qE=ma2a2
H﹣h=a2(t﹣t1)2﹣a1(t﹣tA′)2sinα
联立相关方程解得E=
小球P在区域Ⅱ中水平方向位移为:x=v0(t﹣t1)
小球P在区域Ⅱ中竖直方向位移为:
由于小球P落在斜面上,则:2l≤x≤4l,l≤y≤3l
求得3≤β≤5
由此可得场强极小值为Emin=0,场强极大值为Emax=,方向竖直向上
答:(1)磁感应强度大小为
(2)小球A释放时刻为
(3)电场强度为,极大值,竖直向上;极小值为0.
【点评】这是一道综合性非常强的题目,涉及的知识点非常多,关键是分析小球的受力情况运动过程,尤其是第三问难度较大,体现了运用数学知识解决物理问题的能力.