空間區(qū)域I、II有勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，MN、PQ為理想邊界，I區(qū)域高度為d，II區(qū)域的高度足夠大，勻強(qiáng)電場方向豎直向上；I、II區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，方向分別垂直紙面向里和向外。一個質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球從磁場上方的O點(diǎn)由靜止開始下落，進(jìn)入場區(qū)后，恰能做勻速圓周運(yùn)動。已知重力加速度為g。

（1）試判斷小球的電性并求出電場強(qiáng)度E的大��；

（2）若帶電小球運(yùn)動一定時間后恰能回到O點(diǎn)，求它釋放時距MN的高度h；

（3）試討論在h取不同值時，帶電小球第一次穿出I區(qū)域的過程中，電場力所做的功。


解：（1）帶電小球進(jìn)入復(fù)合場后，恰能做勻速圓周運(yùn)動，合力為洛倫茲力，重力與電場力平衡，重力豎直向下，電場力豎直向上，即小球帶正電（2分）

由qE=mg（2分）

解得（1分）

（2）帶電小球在進(jìn)入磁場前做自由落體運(yùn)動，據(jù)機(jī)械能守恒定律得

mgh=mv2（2分）

帶電小球在磁場中作勻速圓周運(yùn)動，設(shè)半徑為R，據(jù)牛頓第二定律得

qvB=m（2分）

由于帶電小球在Ⅰ、Ⅱ兩個區(qū)域運(yùn)動過程中q、v、B、m的大小不變，故三段圓周運(yùn)動的半徑相同，以三個圓心為頂點(diǎn)的三角形為等邊三角形，邊長為2R，內(nèi)角為60º，如圖a所示

由幾何關(guān)系知R=    （2分）

解得h=（1分）

（3）當(dāng)帶電小球在Ⅰ區(qū)域作圓周運(yùn)動的圓弧與PQ相切時，設(shè)小球釋放時距MN的高度為h0，運(yùn)動軌跡如圖b所示

半徑R=d    （2分）

聯(lián)立解得h0=（1分）

討論：

i．當(dāng)h≤h0時，帶電小球進(jìn)入磁場Ⅰ區(qū)域的速度較小，半徑較小，不能進(jìn)入Ⅱ區(qū)域，由磁場上邊界MN第一次穿出磁場Ⅰ區(qū)域，此過程電場力做功W=qEs=0（2分）

ⅱ．當(dāng)h>h0時，帶電小球進(jìn)入磁場Ⅰ區(qū)域后由下邊界PQ第一次穿出磁場Ⅰ區(qū)域進(jìn)入Ⅱ區(qū)域，此過程電場力做功W=－qEd    （2分）

解得W=－mgd（1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：


根據(jù)麥克斯韋電磁理論，下列敘述正確的是(　　)

A．在電場周圍一定產(chǎn)生磁場，磁場周圍一定產(chǎn)生電場

B．在變化的電場周圍一定產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場周圍一定產(chǎn)生變化的電場

C．均勻變化的電場周圍一定產(chǎn)生均勻變化的磁場

D．振蕩的電場一定產(chǎn)生同頻率振蕩的磁場

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：


一滑塊以一定的初速度從一固定斜面的底端向上沖，到斜面上某一點(diǎn)后返回底端，斜面粗糙．滑塊運(yùn)動過程中加速度與時間關(guān)系圖象如圖所示．下列四幅圖象分別表示滑塊運(yùn)動過程中位移x、速度v、動能Ek和重力勢能Ep（以斜面底端為參考平面）隨時間變化的關(guān)系圖象，其中正確的是（　�。�

　 A．  B．  C．  D．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示的xOy坐標(biāo)系中，y軸右側(cè)空間存在范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于xOy平面向里．P點(diǎn)的坐標(biāo)為（﹣2L，0），Q1、Q2兩點(diǎn)的坐標(biāo)分別為（0，L），（0，﹣L）．坐標(biāo)為（﹣L，0）處的C點(diǎn)固定一平行于y軸放置的長為L的絕緣彈性擋板，C為擋板中點(diǎn)，帶電粒子與彈性絕緣擋板碰撞前后，沿y方向分速度不變，沿x方向分速度反向，大小不變． 帶負(fù)電的粒子質(zhì)量為m，電量為q，不計粒子所受重力．若粒子在P點(diǎn)沿PQ1方向進(jìn)入磁場，經(jīng)磁場運(yùn)動后，求：

（1）從Q1直接到達(dá)Q2處的粒子初速度大小；

（2）從Q1直接到達(dá)O點(diǎn)，粒子第一次經(jīng)過x軸的交點(diǎn)坐標(biāo)；

（3）只與擋板碰撞兩次并能回到P點(diǎn)的粒子初速度大�。�

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：


2014年3月8日凌晨馬航客機(jī)失聯(lián)后，西安衛(wèi)星測控中心緊急調(diào)動海洋、風(fēng)云、高分、遙感4個型號近10顆衛(wèi)星，為地面搜救提供技術(shù)支持。特別是“高分一號”突破了空間分辨率、多光譜與大覆蓋面積相結(jié)合的大量關(guān)鍵技術(shù)。如圖為“高分一號”與北斗導(dǎo)航系統(tǒng)兩顆衛(wèi)星在空中某一面內(nèi)運(yùn)動的示意圖�！氨倍贰毕到y(tǒng)中兩顆衛(wèi)星“G1”和“G3”以及“高分一號”均可認(rèn)為繞地心O做勻速圓周運(yùn)動。衛(wèi)星“G1”和“G3”的軌道半徑為r，某時刻兩顆工作衛(wèi)星分別位于軌道上的A、B兩位置，“高分一號”在C位置。若衛(wèi)星均順時針運(yùn)行，地球表面處的重力加速度為g，地球半徑為R，不計衛(wèi)星間的相互作用力。則下列說法正確的是

A．衛(wèi)星“G1”和“G3”的加速度大小相等且為

B．如果調(diào)動“高分一號”衛(wèi)星快速到達(dá)B位置的下方，必須對其加速

C．衛(wèi)星“G1”由位置A運(yùn)動到位置B所需的時間為

D．若“高分一號”所在高度處有稀薄氣體，則運(yùn)行一段時間后，機(jī)械能會增大

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：


下列說法正確的是

A．Th核發(fā)生一次衰變時，新核與原來的原子核相比，中子數(shù)減少了2

B．太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的熱核反應(yīng)

C．若使放射性物質(zhì)的溫度升高，其半衰期可能變小

D．射線是由原子核外的電子電離產(chǎn)生

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：


可以認(rèn)為地球同步衛(wèi)星是繞地心做勻速圓周運(yùn)動，同步衛(wèi)星做的是（　　）

　

A．

速度和加速度都恒定不變的運(yùn)動

　

B．

速度恒定不變、加速度不斷變化的運(yùn)動

　

C．

速度不斷變化、加速度恒定不變的運(yùn)動

　

D．

速度和加速度都不斷變化的運(yùn)動

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：


一根長為L的輕桿下端固定一個質(zhì)量為m的小球，上端連在光滑水平軸上，輕桿可繞水平軸在豎直平面內(nèi)運(yùn)動（不計空氣阻力）．當(dāng)小球在最低點(diǎn)時給它一個水平初速度v0，小球剛好能做完整的圓周運(yùn)動．若小球在最低點(diǎn)的初速度從v0逐漸增大，則下列判斷正確的是（　�。�

　

A．

小球能做完整的圓周運(yùn)動，經(jīng)過最高點(diǎn)的最小速度為

　

B．

小球在最高點(diǎn)對輕桿的作用力先減小后增大

　

C．

小球在最低點(diǎn)對輕桿的作用力先增大后減小

　

D．

小球在運(yùn)動過程中所受合外力的方向始終指向圓心

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：


某人站在樓房頂層從O點(diǎn)豎直向上拋出一個小球，上升的最大高度為15m，然后落回到拋出點(diǎn)O下方20m的B點(diǎn)，則小球在這一運(yùn)動過程中通過的路程和位移分別為（規(guī)定豎直向上為正方向）（　�。�

　

A．

20 m、20 m

B．

50 m、20 m

C．

20 m、﹣20 m

D．

50 m、﹣20 m

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案