精英家教網(wǎng)如圖所示,虛線上方有方向豎直向下的勻強(qiáng)電場,虛線上下有相同的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直紙面向外,a b是一根長為l的絕緣細(xì)桿,沿電場線放置在虛線上方的場中,b端恰在虛線上,將一套在桿上的帶正電的電量為q、質(zhì)量為m的小球(小球重力忽略不計(jì)),從a端由靜止釋放后,小球先作加速運(yùn)動,后作勻速運(yùn)動到達(dá)b端,已知小球與絕緣桿間的動摩擦系數(shù)μ=0.3,當(dāng)小球脫離桿進(jìn)入虛線下方后,運(yùn)動軌跡是半圓,圓的半徑是l/3,求:
①小球到達(dá)b點(diǎn)的速度vb;
②勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)E;
③帶電小球從a到b運(yùn)動過程中克服摩擦力所做的功與電場力所做功的比值.
分析:①小球在洛倫茲力作用下,做勻速圓周運(yùn)動,根據(jù)牛頓第二定律,即可求解;
②小球沿桿向下運(yùn)動時(shí),受力分析,根據(jù)平衡狀態(tài),則有求解;
③選擇小球,取從a運(yùn)動到b過程,根據(jù)動能定理,可求出電場力做功,同時(shí)求出摩擦力做功,即可求解.
解答:精英家教網(wǎng)解:①小球在磁場中作勻速圓周運(yùn)動時(shí),
根據(jù)牛頓第二定律,則有:Bqvb=m
v
2
b
R

R=
l
3

解得:vb=
Bql
3m

②小球在沿桿向下運(yùn)動時(shí),受力情況如圖,向左的洛侖茲力F,向右的彈力N,向下的電場力qE,向上的摩擦力f.
洛倫茲力,F(xiàn)=Bqvb,
則有N=F=Bqvb
∴f=μN(yùn)=μBqvb 
當(dāng)小球作勻速運(yùn)動時(shí),qE=f=μBqvb
解得:E=
B2ql
10m

③小球從a運(yùn)動到b過程中,
由動能定理得:W-Wf=
m
v
2
b
2

解得:W=qEl=μBqvbl=
B2q2l2
10m

所以 Wf=W-
m
v
2
b
2
=
B2q2l
10m
-
mB2q2l2
2×9m2
=
2B2q2l2
45m

則有:
Wf
W
=
4
9

答:①小球到達(dá)b點(diǎn)的速度
Bql
3m
;
②勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)
B2ql
10m
;
③帶電小球從a到b運(yùn)動過程中克服摩擦力所做的功與電場力所做功的比值
4
9
點(diǎn)評:考查洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動,運(yùn)用牛頓第二定律與幾何關(guān)系相綜合求解;學(xué)會對研究對象受力分析,并運(yùn)用平衡方程解題;最后注意掌握動能定理應(yīng)用中,哪些力做功,做正功還是負(fù)功.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

(2009?中山市模擬)如圖所示,虛線上方有場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場,方向豎直向下,虛線上下有磁感應(yīng)強(qiáng)度相同的勻強(qiáng)磁場,方向垂直紙面向外,ab是一根長為l的絕緣細(xì)桿,沿電場線放置在虛線上方的場中,b端在虛線上,將一套在桿上的帶正電的小球從a端由靜止釋放后,小球先作加速運(yùn)動,后作勻速運(yùn)動到達(dá)b端,已知小球與絕緣桿間的動摩擦系數(shù)μ=0.3,小球重力忽略不計(jì),當(dāng)小球脫離桿進(jìn)入虛線下方后,運(yùn)動軌跡是半圓,圓的半徑是
l3
,求帶電小球從a到b運(yùn)動過程中克服摩擦力所做的功與電場力所做功的比值.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,虛線上方有場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場,方向豎直向下,虛線上下有磁感應(yīng)強(qiáng)度相同的勻強(qiáng)磁場,大小為B,方向垂直紙面向外,ab是一根長為L的絕緣細(xì)桿,沿電場線放置在虛線上方的場中,b端在虛線上.將一套在桿上的帶正電的輕小球,帶電量為q,質(zhì)量為m,從a端由靜止釋放,小球到達(dá)b端前已做勻速運(yùn)動.已知小球與絕緣桿間的動摩擦因數(shù)為μ,小球重力忽略不計(jì),當(dāng)小球脫離桿進(jìn)入虛線下方的磁場,求:
(1)小球到達(dá)b點(diǎn)的速度大。
(2)小球從b點(diǎn)進(jìn)入虛線下方,當(dāng)再一次回到虛線時(shí)離b點(diǎn)的距離是多少?
(3)若小球從a點(diǎn)開始運(yùn)動到第二次過虛線時(shí)所用時(shí)間為t,則小球在桿上運(yùn)動的時(shí)間為多少?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,虛線上方有方向豎直向下的勻強(qiáng)電場,虛線上下有相同的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直紙面向外,ab是一根長為l的絕緣細(xì)桿,沿電場線放置在虛線上方,b端恰在虛線上,將一套在桿上的帶電量為q、質(zhì)量為m的小環(huán)(小環(huán)重力忽略不計(jì)),從a端由靜止釋放后,小環(huán)先作加速運(yùn)動,后作勻速運(yùn)動到達(dá)b端,已知小環(huán)與絕緣桿間的動摩擦系數(shù)為μ,當(dāng)小環(huán)脫離桿進(jìn)入虛線下方后,運(yùn)動軌跡是半圓,圓的半徑是
l3
,求:
(1)小環(huán)到達(dá)b點(diǎn)的速度vb;
(2)勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)E.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

(2012?自貢模擬)如圖所示,虛線上方有場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場,方向豎直向下,虛線上下都有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的相同勻強(qiáng)磁場,方向垂直紙面向外.a(chǎn) b是一根長為l的絕緣細(xì)桿,沿電場線放置在虛線上方的場中,b端在虛線上.將一套在桿上的帶正電的小球從a端由靜止釋放后,小球先作加速運(yùn)動,后作勻速運(yùn)動到達(dá)b端,已知小球與絕緣桿間的動摩槔因數(shù)u=0.3,小球重力忽略不計(jì).當(dāng)小球脫離桿進(jìn)入虛線下方后,運(yùn)動軌跡是半圓,圓的半徑是
l3
.求:
(1)帶電小球在虛線下方作圓周運(yùn)動的速度大。
(2)帶電小球從a到b運(yùn)動過程中克服摩擦力所做的功與電場力所做功的比值.

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案