【題目】如圖，光滑水平桌面上有一個矩形區(qū)域abcd，bc長度為2L，cd長度為1.5L，e、f分別為ad、bc的中點(diǎn)。efcd區(qū)域存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B；質(zhì)量為m、電荷量為+q的絕緣小球A靜止在磁場中f點(diǎn)。abfe區(qū)域存在沿bf方向的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度為；質(zhì)量為km的不帶電絕緣小球P，以大小為的初速度沿bf方向運(yùn)動。P與A發(fā)生彈性碰撞，A的電量保持不變，P、A均可視為質(zhì)點(diǎn)。

（1）若A從ed邊離開磁場，求k的最大值；

（2）若A從ed邊中點(diǎn)離開磁場，求k的可能值和A在磁場中運(yùn)動的最長時(shí)間。

【答案】（1）1（2）或 ；A球在磁場中運(yùn)動的最長時(shí)間

【解析】

（1）令P初速度，設(shè)P、A碰后的速度分別為vP和vA，

由動量守恒定律：

由機(jī)械能守恒定律：

可得：，可知k值越大，vA越大；

設(shè)A在磁場中運(yùn)動軌跡半徑為R， 由牛頓第二定律：

可得：，可知vA越大，R越大；即，k值越大，R越大；

如圖1，當(dāng)A的軌跡與cd相切時(shí)，R為最大值，

可得：，求得k的最大值為

（2）令z點(diǎn)為ed邊的中點(diǎn)，分類討論如下：

（I）A球在磁場中偏轉(zhuǎn)一次從z點(diǎn)就離開磁場，如圖2有

解得： 可得：

（II）由圖可知A球能從z點(diǎn)離開磁場要滿足，則A球在磁場中還可能經(jīng)歷一次半圓運(yùn)動后回到電場，再被電場加速后又進(jìn)入磁場，最終從z點(diǎn)離開。令電場強(qiáng)度；如圖3和如圖4，由幾何關(guān)系有：

解得：或

可得：或

當(dāng)時(shí)，，由于

當(dāng)時(shí)，，由于

此類情形取符合題意要求，即

綜合（I）、（II）可得A球能從z點(diǎn)離開的k的可能值為： 或

A球在磁場中運(yùn)動周期為

當(dāng)k=時(shí)，如圖4，A球在磁場中運(yùn)動的最長時(shí)間

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】某同學(xué)要測量某圓柱體電阻R的電阻率ρ．

（1）用游標(biāo)卡尺和螺旋測微器分別測量其長度和直徑，如圖所示，則其長度L=______cm，直徑d=______mm．

（2）該同學(xué)先用如圖所示的指針式多用電表粗測其電阻．他將紅黑表筆分別插入“+”、“-”插孔中，將選擇開關(guān)置于“×l”檔位置，然后______；直至指針指在“0Ω”處繼續(xù)實(shí)驗(yàn)．

（3）歐姆表粗測電阻約為5Ω現(xiàn)要進(jìn)一步精確測量其阻值，實(shí)驗(yàn)室提供了下列可選用的器材：

A.電壓表量程，內(nèi)阻約

B.電壓表量程，內(nèi)阻約

C.電流表量程，內(nèi)阻約

D.電流表量程，內(nèi)阻約

E.滑動變阻器

F.滑動變阻器

G.電源電動勢為及開關(guān)和導(dǎo)線若干

該同學(xué)從以上器材中選擇合適的器材連接好電路進(jìn)行測量，則電壓表應(yīng)選擇______，電流表應(yīng)選擇______，滑動變阻器應(yīng)選擇______，選填各器材前的字母。要求在流過金屬絲的電流相同情況下，電源消耗功率最小，并能較準(zhǔn)確地測出電阻絲的阻值，實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)選用下圖的______。

（4）利用上所選電路測量，電流表______A電壓表______V

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，甲、乙兩種粗糙面不同但高度相同的傳送帶，傾斜于水平地面放置。以同樣恒定速率v向上運(yùn)動�，F(xiàn)將一質(zhì)量為m的小物體(視為質(zhì)點(diǎn))輕輕放在A處，小物體在甲傳送帶上到達(dá)B處時(shí)恰好達(dá)到傳送帶的速率v；在乙傳送帶上到達(dá)離B豎直高度為h的C處時(shí)達(dá)到傳送帶的速率v。已知B處離地面高度為H，則在物體從A到B的運(yùn)動過程中(　　)

A. 兩種傳送帶對小物體做功不相等

B. 將小物體傳送到B處，兩種傳送帶消耗的電能相等

C. 兩種傳送帶與小物體之間的動摩擦因數(shù)乙的大

D. 將小物體傳送到B處，兩種系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量相等

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖，兩條水平光滑金屬導(dǎo)軌固定在電磁鐵兩磁極之間，導(dǎo)軌兩端a、b斷開，金屬桿L垂直導(dǎo)軌放置。閉合開關(guān)S，下列判斷正確的是

A. 電磁鐵兩磁極之間的磁場方向向下

B. 若給金屬桿向左的初速度，則a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)

C. 若a、b間接導(dǎo)線，向下移動滑片p，則金屬桿向左運(yùn)動

D. 若a、b間接直流電源，a接正極、b接負(fù)極，則金屬桿向左運(yùn)動

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某興趣小組用如圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置完成探究彈簧彈力和彈簧伸長的關(guān)系后做拓展研究。請根據(jù)如下實(shí)驗(yàn)過程，完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

（1）將輕質(zhì)彈簧懸掛于鐵架臺，測得彈簧原長L0；

（2）在彈簧下端拴掛質(zhì)量為m的鉤碼，待系統(tǒng)靜止時(shí)，測得彈簧長度L；

（3）當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?/span>g，彈簧的勁度系數(shù)k=_________（用m、g、L0、L表示）；

（4）托起鉤碼使彈簧恢復(fù)原長，并由靜止釋放，測得彈簧拉伸的最大長度發(fā)現(xiàn)L1>L于是進(jìn)一步探究彈簧兩次伸長量x0=L-L0和x=L1-L0之間的關(guān)系；

（5）改變鉤碼個數(shù)，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，得到多組x0、x數(shù)據(jù)，作出 x—x0圖象如圖乙所示；

（6）由圖乙可知=_________，該小組換用不同彈簧進(jìn)行同樣實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)的值相同。

（7）通過分析，該小組得出了彈簧彈性勢能的表達(dá)式：

①步驟（2）中，系統(tǒng)靜止時(shí)，鉤碼受力平衡有mg=_________（用k、x0表示）；

②步驟（4）中，根據(jù)機(jī)械能守恒定律，彈簧被拉伸到同時(shí)的彈性勢能△Ep=_________（用m、g、x表示）；

③結(jié)合步驟（6），勁度系數(shù)為k的彈簧伸長x時(shí)，對應(yīng)的彈性勢能Ep =_________（用k、x表示）。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，把石塊從高處拋出，初速度大小v0，拋出高度為h，方向與水平方向夾角為（0≤ <90），石塊最終落在水平地面上．不計(jì)空氣阻力，下列說法正確的是（　�。�

A. 對于不同的拋射角，石塊落地的時(shí)間相同

B. 對于不同的拋射角，石塊落地時(shí)的機(jī)械能相同

C. 對于不同的拋射角，石塊落地時(shí)的水平射程相同

D. 對于不同的拋射角，石塊落地時(shí)重力的功率相同

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】甲、乙兩種金屬發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光電子的最大初動能與入射光頻率間的函數(shù)關(guān)系分別如圖中的Ⅰ、Ⅱ所示．下列判斷正確的是(　　)

A. Ⅰ與Ⅱ不一定平行

B. 甲金屬的極限頻率大

C. 圖象縱軸截距由入射光強(qiáng)度判定

D. Ⅰ、Ⅱ的斜率是定值，與入射光和金屬材料均無關(guān)系

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某實(shí)驗(yàn)小組采用圖甲所示的裝置“探究動能定理”即探究小車所受合外力做功與小車動能的變化之間的關(guān)系。該小組將細(xì)繩一端固定在小車上，另一端繞過定滑輪與力傳感器、重物相連。實(shí)驗(yàn)中，小車在細(xì)繩拉力的作用下從靜止開始加速運(yùn)動，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上記錄小車的運(yùn)動情況，力傳感器記錄細(xì)繩對小車的拉力大小。

（1）實(shí)驗(yàn)中為了把細(xì)繩對小車的拉力視為小車的合外力，要完成的一個重要步驟是______________；

（2）若實(shí)驗(yàn)中小車的質(zhì)量沒有遠(yuǎn)大于重物的質(zhì)量，對本實(shí)驗(yàn) ______ 影響（填“有”或“沒有”）；

（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)，下列物理量中必須測量的是______。

A．長木板的長度L B．重物的質(zhì)量m C．小車的總質(zhì)量M

（4）實(shí)驗(yàn)中，力的傳感器的示數(shù)為F，打出的紙帶如圖乙。將打下的第一個點(diǎn)標(biāo)為O，在紙帶上依次取A、B、C三個計(jì)數(shù)點(diǎn)。已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T，測得A、B、C三點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為x1、x2、x3。則從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)過程中，探究結(jié)果的表達(dá)式是：__________________________（用題中所給字母表示）

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】一物體從一行星表面某高度處自由下落（不計(jì)空氣阻力）。自開始下落計(jì)時(shí)，得到物體離行星表面高度h隨時(shí)間t變化的圖象如圖所示，則

A. 行星表面重力加速度大小為10 m/s2

B. 1 s末物體的速度大小為20 m/s

C. 物體落到行星表面時(shí)的速度大小為20 m/s

D. 物體落到行星表面時(shí)的速度大小為25 m/s

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案