分析 (1)小球勻速運動,受力平衡求E
(2)小球通過小孔后未與擋板碰撞,做勻速圓周運動,洛倫茲力提供向心力,畫出運動軌跡,根據(jù)牛頓第二定律及運動學(xué)公式,結(jié)合幾何關(guān)系求出h
(3)小球 小孔后與擋板發(fā)生碰撞,在復(fù)合場中做勻速圓周運動,洛倫茲力提供向心力,求出各種可能的軌跡,求出半徑、速度,進而求出高度.
解答 解:(1)小球進入電場后做勻速直線運動,受到重力和電場力,由平衡知識可得:
mg=qE…(1)
代入數(shù)值得:
E=10N/C…(2)
(2)小球進入復(fù)合場做勻速圓周運動,不與擋板相碰,恰好通過N點,小球運動軌跡如圖.設(shè)軌道半徑為r,由幾何知識可得
根據(jù)幾何關(guān)系${L}_{1}^{\;}-r=\sqrt{{r}_{\;}^{2}-{L}_{2}^{2}}$…(3)
又洛倫茲力提供向心力,根據(jù)牛頓第二定律得:
$qvB=m\frac{{v}_{\;}^{2}}{r}$ 得$r=\frac{mv}{qB}$(4)
進入復(fù)合場前做自由落體運動:${v}_{\;}^{2}=2gh$…(5)
聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得
h=1.25m…(6)
(3)小球進入復(fù)合場與擋板相碰.半徑R越小,碰撞次數(shù)越多.設(shè)經(jīng)n次碰撞后小球達(dá)到N點.
小球與擋板碰撞,軌跡的前半部分是半圓:$R≥{L}_{2}^{\;}$…(7)
由幾何關(guān)系:$n•2R≤{L}_{1}^{\;}$…(8)
聯(lián)立得:n≤1.5,取n=1即與擋板碰撞一次…(9)
小球軌跡如甲、乙圖.
對甲圖、乙圖,由幾何知識得
$3{R}_{1}^{\;}={L}_{1}^{\;}$…(10)
$(3{R}_{2}^{\;}-{L}_{1}^{\;})_{\;}^{2}+{L}_{2}^{2}={R}_{2}^{2}$…(11)
又洛倫茲力提供向心力,根據(jù)牛頓第二定律有
$qvB=m\frac{{v}_{\;}^{2}}{R}$ 得$R=\frac{mv}{qB}$…(12)
進入復(fù)合場前做自由落體運動:${v}_{\;}^{2}=2gh$…(13)
解得
h1=0.45m,h2=0.70m…(14)
答:(1)求電場強度E的大小10N/C;
(2)若在空間中Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ象限再加一垂直紙面的勻強磁場,磁感應(yīng)強度B=1T,其他條件不變,由靜止釋放小球,小球通過小孔M后未與擋板碰撞且恰好通過N點,h值為1.25m;
(3)保持(2)問中的電場、磁場不變,適當(dāng)改變h值,小球仍由靜止釋放,通過小孔后與擋板發(fā)生碰撞也恰好通過N點(小球與擋板相碰以原速率反彈,碰撞時間不計,碰撞后電量不變),h的可能值為0.45m、0.70m.
點評 本題是帶電粒子在復(fù)合場中運動的問題,前兩問較基礎(chǔ),第三問分析小球在復(fù)合場中的運動的可能情況要分析到位,對學(xué)生的能力要求較高.注意小球受到重力、電場力、洛倫茲力作用做勻速圓周運動,必定是洛倫茲力提供向心力,重力和電場力平衡.
科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | t=0.3s時,x=2m處的質(zhì)點處于平衡位置且沿y軸正方向運動 | |
B. | P點開始振動的方向沿y軸負(fù)方向 | |
C. | 當(dāng)M點開始振動時,P點正好在波谷 | |
D. | 這列波的傳播速度是7.5m/s | |
E. | 這列波的波長為4m |
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科目:高中物理 來源: 題型:填空題
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 子彈兩次損失的動能相同 | B. | 每個木塊增加的動能相同 | ||
C. | 因摩擦而產(chǎn)生的熱量相同 | D. | 每個木塊移動的距離不相同 |
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
接線柱 | a | b | c | d |
電壓/V | 1.50 | 1.50 | 1.25 | 1.20 |
電流/A | 0.00 | 0.00 | 0.25 | 0.30 |
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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 服務(wù)員運動的最大加速度是2m/s2 | |
B. | 服務(wù)員應(yīng)做先加速后立即減速的運動 | |
C. | 服務(wù)員上菜所用的最短時間為8s | |
D. | 服務(wù)員上菜所用的最短時間為6s |
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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