【題目】(14分)如圖甲所示,空間平面處于勻強電場和勻強磁場中,電場強度E和磁感應(yīng)強度B隨時間t周期性變化(周期為T的圖如圖乙所示。取豎直向下為電場正方向垂直紙面向磁場正方向。在t=0時,一質(zhì)量為m,電荷量為q的帶小球從離地面高為的地方靜止釋放。已知重力加速度為g,。求:

(1)小球第一次做圓周運動的半徑

(2)要讓小球一直在電場中運動,則電場在水平方向上的最小寬度;

(3)小球落地時間。

【答案】(1) (2) (3)

【解析】(1)在時間內(nèi),重力和電場力平衡,小球靜止不動,時間內(nèi),小球只受電場力和重力,兩力方向相同,由牛頓第二定律有,解得a=2g(2分)

在T時刻,小球的速度,位移2分

時間內(nèi),小球所受電場力和重力平衡,合力為洛倫茲力,帶電小球做勻速圓周運動的向心力由洛倫茲力提供,有,解得2分

(2)小球做圓周運動的周期,只與磁場有關(guān),且恒定,故小球相繼在半周期內(nèi)做勻加速直線運動和完整的圓周運動,小球做勻加速直線運動的加速度恒為a=2g,則在T、2T、3T……時刻,小球運動的總位移為x1、4x19x1……,速度為v1、2v1、3v1……,做圓周運動的半徑為R1、2R1、3R1……

(2分)

,可知小球在第三次做圓周運動時轉(zhuǎn)過圓心角θ落地,小球的運動軌跡如圖所示(2分)

由幾何關(guān)系可知,解得1分

則電場在水平方向上的最小寬度1分

(3)小球落地時間2分

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】目前,在地球周圍有許多人造地球衛(wèi)星繞著它運轉(zhuǎn),其中一些衛(wèi)星的軌道可近似為圓,且軌道半徑逐漸變小。若衛(wèi)星在軌道半徑逐漸變小的過程中,只受到地球引力和稀薄氣體阻力的作用,則下列判斷正確的是

A. 衛(wèi)星的動能逐漸減小

B. 由于地球引力做正功大于阻力做負功,機械能會越來越大

C. 由于氣體阻力做負功,地球引力做正功,機械能保持不變

D. 衛(wèi)星克服氣體阻力做的功小于引力勢能的減小量

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,在光滑水平桌面上放有足夠長的木板C,在C上左端和距左端x處各放有小物塊A和B,A、B的體積大小可忽略不計,A、B與長木板C間的動摩擦因數(shù)均為μ,A、B、C的質(zhì)量均為m,開始時,B、C靜止,A以某一初速度v0向右做勻減速運動,設(shè)物體B與板C之間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力.下列說法正確的是( )

A. 物體A運動過程中,物塊B受到的摩擦力為μmg

B. 最終ABC一起向右以做勻速直線運動

C. 若要使物塊AB恰好不相碰,物塊A的初速度v0

D. 若要使物塊AB恰好不相碰,物塊A的初速度v0

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖甲分子固定在坐標原點 O,乙分子位于 x 軸上,甲分子對乙分子的作用 力與兩分子間距離的關(guān)系如圖中曲線所示,F>0 為斥力,F<0 為引力,a、b、c、 d x 軸上四個特定的位置,現(xiàn)把乙分子從 a 處由靜止釋放,則( )

A. 乙分子從 a b 做加速運動, b c 做減速運動

B. 乙分子由 a c 做加速運動, 到達 c 時速度最大

C. 乙分子由 a b 的過程中, 兩分子間的分子勢能一直減少

D. 乙分子由 b d 的過程中,兩分子間的分子勢能一直增加

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】一滑塊在水平地面上沿直線滑行,t=0時速率為1 m/s。從此刻開始在與初速度相反的方向上施加一水平作用力F。力F和滑塊的速度v隨時間的變化規(guī)律分別如圖甲、乙所示,兩圖取同一正方向,取g=10 m/s2,則下列說法正確的是

A. 滑塊的質(zhì)量為2 kg

B. 第1 s內(nèi)摩擦力對滑塊做功為-1 J

C. 第2 s末拉力F的瞬時功率為0.3 W

D. 第2 s內(nèi)拉力F的平均功率為0.15 W

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】了解物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程,學(xué)會像科學(xué)家那樣觀察和思考,往往比掌握知識本身更重要。以下說法符合史實的是( )

A. 焦耳發(fā)現(xiàn)了電流的熱效應(yīng)

B. 安培發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)

C. 卡文迪許利用扭秤實驗得出了電荷間的相互作用規(guī)律

D. 奧斯特不僅提出了場的概念,而且用電場線和磁感線直觀地描繪了場

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,一固定光滑桿與水平方向夾角為θ,將一質(zhì)量為m1的小環(huán)套在桿上,通過輕繩懸掛一個質(zhì)量為m2的小球,靜止釋放后,小環(huán)與小球保持相對靜止以相同的加速度a一起下滑,此時繩子與豎直方向夾角為β,則下列說法正確的是( )

A. 桿對小環(huán)的作用力大于m1g+m2g

B. m1不變,則m2越大,β越小

C. θ=β,與m1、m2無關(guān)

D. 若桿不光滑,β可能大于θ

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】一帶正電的粒子僅在電場力作用下從A點經(jīng)B、C運動到D點,其“速度—時間”圖象如圖所示。分析圖象后,下列說法正確的是

A. B、D兩點的電場強度和電勢一定都為零

B. A處的電場強度大于C處的電場強度

C. 粒子在A處的電勢能小于在C處的電勢能

D. A、C兩點的電勢差大于BD兩點間的電勢差

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示的裝置由水平彈簧發(fā)射器及兩個軌道組成:軌道Ⅰ是光滑軌道AB,AB間高度差h10.20 m;軌道Ⅱ由AE和螺旋圓形EFG兩段光滑軌道和粗糙軌道GB平滑連接而成,A點與F點等高.軌道最低點與AF所在直線的高度差h20.40 m.當(dāng)彈簧壓縮量為d,恰能使質(zhì)量m0.05 kg的滑塊沿軌道Ⅰ上升到B當(dāng)彈簧壓縮量為2d,恰能使滑塊沿軌道Ⅱ上升到B滑塊兩次到達B點處均被裝置鎖定不再運動.已知彈簧彈性勢能Ep與彈簧壓縮量x的平方成正比,彈簧始終處于彈性限度范圍內(nèi),不考慮滑塊與發(fā)射器之間的摩擦,重力加速度g10 m/s2. 

(1) 當(dāng)彈簧壓縮量為d,求彈簧的彈性勢能及滑塊離開彈簧瞬間的速度大。

(2) 求滑塊經(jīng)過最高點F處時對軌道的壓力大小.

(3) 求滑塊通過GB段過程中克服摩擦力所做的功.

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