如圖所示,一光滑絕緣圓管軌道位于豎直平面內(nèi),半徑為0.2m。以圓管圓心O為原點,在環(huán)面內(nèi)建立平面直角坐標系xOy,在第四象限加一豎直向下的勻強電場,其他象限加垂直于環(huán)面向外的勻強磁場。一帶電量為+1.0C、質量為0.1kg的小球(直徑略小于圓管直徑),從x坐標軸上的b點由靜止釋放,小球剛好能順時針沿圓管軌道做圓周運動。(重力加速度g取10m/s2

(1)求勻強電場的電場強度E;
(2)若第二次到達最高點a時,小球對軌道恰好無壓力,求磁感應強度B ;
(3)求小球第三次到達最高點a時對圓管的壓力。

(1)1N/C   (2)0.5T    (3) N

解析試題分析:(1)小球第一次剛好過最高點,此時速度v1=0
           2分
=1N/C            2分
(2)小球第二次過最高點是速度為,由動能定理可知
             2分
又              2分
以上兩式可解得  =0.5T          1分
(3)小球第三次過最高點時速度為,小球受圓管向下的壓力為FN
         2分
          2分
解得  N           1分
根據(jù)牛頓第三定律可知 小球第三次到達最高點a時對圓管的壓力為N 方向豎直向上    1分
考點:本題考查動能定理和牛頓第二定律在帶電粒子在勻強電場和勻強磁場中的運動的應用.

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(19分)如圖,在區(qū)域I(0≤x≤d)和區(qū)域II(d≤x≤2d)內(nèi)分別存在勻強磁場,磁感應強度大小分別為B和2B,方向相反,且都垂直于Oxy平面。一質量為m、帶電荷量q(q>0)的粒子a于某時刻從y軸上的P點射入?yún)^(qū)域I,其速度方向沿x軸正向。已知a在離開區(qū)域I時,速度方向與x軸正方向的夾角為30°;此時,另一質量和電荷量均與a相同的粒子b也從p點沿x軸正向射入?yún)^(qū)域I,其速度大小是a的1/3。不計重力和兩粒子之間的相互作用力。求

(1)粒子a射入?yún)^(qū)域I時速度的大。
(2)當a離開區(qū)域II時,a、b兩粒子的y坐標之差。

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(18分) 如圖所示,區(qū)域Ⅰ中有豎直向上的勻強電場,電場強度為E; 區(qū)域Ⅱ內(nèi)有垂直紙面向外的水平勻強磁場,磁感應強度為B;區(qū)域Ⅲ中有垂直紙面向里的水平勻強磁場,磁感應強度為2B。一質量為m、帶電量為q的帶負電粒子(不計重力)從左邊界O點正上方的M點以速度v0水平射入電場,經(jīng)水平分界線OP上的A點與OP成60°角射入Ⅱ區(qū)域的磁場,并垂直豎直邊界CD進入Ⅲ區(qū)域的勻強磁場中。

求:(1)粒子在Ⅱ區(qū)域勻強磁場中運動的軌道半徑;
(2)O、M間的距離;
(3)粒子從第一次進入?yún)^(qū)域Ⅲ到離開區(qū)域Ⅲ所經(jīng)歷的時間t3。

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(22分)如圖所示,在xoy坐標平面的第一象限內(nèi)有一沿y軸負方向的勻強電場,在第四象限內(nèi)有一垂直于平面向里的勻強磁場,現(xiàn)有一質量為m、電量為+q的粒子(重力不計)從坐標原點O射入磁場,其入射方向與y的方向成45°角。當粒子運動到電場中坐標為(3L,L)的P點處時速度大小為v0,方向與x軸正方向相同。求:

(1)粒子從O點射入磁場時的速度v;
(2)勻強電場的場強E0和勻強磁場的磁感應強度B0;
(3)粒子從O點運動到P點所用的時間.

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

如圖所示為帶電平行板電容器.電容為c.板長為L,兩板間距離d,在PQ板的下方有垂直紙面向里的勻強磁場.一個電荷量為、質量為m的帶電粒子以速度從上板邊緣沿平行于板的方向射入兩板間.結果粒子恰好從下板右邊緣飛進磁場,然后又恰好從下板的左邊緣飛進電場.不計粒子重力.試求:

(1)板間勻強電場向什么方向?帶電粒子帶何種電荷?
(2)求出電容器的帶電量Q
(3)勻強磁場的磁感應強度B的大;
(4)粒子再次從電場中飛出時的速度大小和方向.

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(18分)如圖所示,在平面內(nèi)的第一象限內(nèi)存在沿軸正方向的勻強電場,在第四象限存在有界的磁場,磁感應強度,有一質量為,電量為的電子以的速度從軸的點(0,cm)沿軸正方向射入第一象限,偏轉后從軸的點射入第四象限,方向與軸成角,在磁場中偏轉后又回到點,方向與軸也成角;不計電子重力.求:

(1)OQ之間的距離及電子通過Q點的速度大小.
(2)若在第四象限內(nèi)的磁場的邊界為直線邊界,即在虛線的下方有磁場,如圖中所示,求的坐標.
(3)若在第四象限內(nèi)的磁場為圓形邊界的磁場,圓形邊界的磁場的圓心坐標的范圍.

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(17分)如圖甲所示,兩平行金屬板接有如圖乙所示隨時間t變化的電壓U,兩板間電場可看作均勻的,且兩板外無電場,板長L="0.2" m,板間距離d="0.2" m.在金屬板右側有一邊界為MN的區(qū)域足夠大的勻強磁場,MN與兩板中線OO′垂直,磁感應強度B=5×10 3T,方向垂直紙面向里.現(xiàn)有帶正電的粒子流沿兩板中線OO′連續(xù)射入電場中,已知每個粒子速度v0=105 m/s,比荷q/m=108 C/kg,重力忽略不計,在每個粒子通過電場區(qū)域的極短時間內(nèi),電場可視作是恒定不變的.

(1)試求帶電粒子射出電場時的最大速度;
(2)從電場射出的帶電粒子,進入磁場運動一段時間后又射出磁場,求粒子在磁場中運動的最長時間和最短時間.

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(12分)如圖所示,水平絕緣軌道AB與處于豎直平面內(nèi)的半圓形絕緣光滑軌道BC平滑連接,半圓形軌道的半徑R=0.40m。軌道所在空間存在水平向右的勻強電場,電場強度E=1.0×104N/C,F(xiàn)有一電荷量q=+1.0×10 4C,質量m=0.10kg的帶電體(可視為質點),在水平軌道上的P點由靜止釋放,帶電體恰好能夠通過最高點C,已知帶電體與水平軌道間的動摩擦因數(shù)μ=0.50,重力加速度g=10m/s2。求:

(1)帶電體運動到圓形軌道的最低點B時,圓形軌道對帶電體支持力的大;
(2)帶電體在水平軌道上的釋放點P到B點的距離;
(3)帶電體第一次經(jīng)過C點后,落在水平軌道上的位置到B點的距離。

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(19分)如圖所示,在坐標系xoy的第一、第三象限內(nèi)存在相同的勻強磁場,磁場方向垂直于xoy面向里;第四象限內(nèi)有沿y軸正方向的勻強電場,電場強度大小為E. 一質量為、帶電量為的粒子自y軸的P點沿x軸正方向射入第四象限,經(jīng)x軸上的Q點進入第一象限,隨即撤去電場,以后僅保留磁場。已知OP=d,OQ=2d,不計粒子重力。

(1)求粒子過Q點時速度的大小和方向。
(2)若磁感應強度的大小為一定值B0,粒子將以垂直y軸的方向進入第二象限,求B0
(3)若磁感應強度的大小為另一確定值,經(jīng)過一段時間后粒子將再次經(jīng)過Q點,且速度與第一次過Q點時相同,求該粒子相鄰兩次經(jīng)過Q點所用的時間。

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