【題目】如圖所示,圖面內(nèi)有豎直線(xiàn)DD',過(guò)DD'且垂直于圖面的平面將空間分成I、II兩區(qū)域。區(qū)域I有方向豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)和方向垂直圖面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B(圖中未畫(huà)出);區(qū)域II有固定在水平面上高 h=2l 、傾角 的光滑絕緣斜面,斜面頂端與直線(xiàn)DD'距離 s=4l ,區(qū)域II可加豎直方向的大小不同的勻強(qiáng)電場(chǎng)(圖中未畫(huà)出);C點(diǎn)在DD'上,距地面高 H=3l 。零時(shí)刻,質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球P在K點(diǎn)具有大小 、方向與水平面夾角 的速度,在區(qū)域I內(nèi)做半徑 的勻速圓周運(yùn)動(dòng),經(jīng)C點(diǎn)水平進(jìn)入?yún)^(qū)域II。某時(shí)刻,不帶電的絕緣小球A由斜面頂端靜止釋放,在某處與剛運(yùn)動(dòng)到斜面的小球P相遇。小球視為質(zhì)點(diǎn),不計(jì)空氣阻力及小球P所帶電量對(duì)空間電磁場(chǎng)的影響。l已知,g為重力加速度。
(1)求勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小;
(2)若小球A、P在斜面底端相遇,求釋放小球A的時(shí)刻tA
(3)若小球A、P在時(shí)刻 (β為常數(shù))相遇于斜面某處,求此情況下區(qū)域II的勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E,并討論場(chǎng)強(qiáng)E的極大值和極小值及相應(yīng)的方向。

【答案】
(1)

解:由題知,小球P在區(qū)域Ⅰ內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),有

代入數(shù)據(jù)解得

答:勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為


(2)

解:小球P在區(qū)域Ⅰ做勻速圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角為θ,運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的時(shí)刻為tC,到達(dá)斜面低端時(shí)刻為t1,有

小球A釋放后沿斜面運(yùn)動(dòng)加速度為aA,與小球P在時(shí)刻t1相遇于斜面底端,有

聯(lián)立以上方程可得

答:釋放小球A的時(shí)刻tA 。


(3)

解:設(shè)所求電場(chǎng)方向向下,在t'A時(shí)刻釋放小球A,小球P在區(qū)域Ⅱ運(yùn)動(dòng)加速度為aP,有

聯(lián)立相關(guān)方程解得

對(duì)小球P的所有運(yùn)動(dòng)情形討論可得

由此可得場(chǎng)強(qiáng)極小值為 ;場(chǎng)強(qiáng)極大值為 ,方向豎直向上

答:場(chǎng)強(qiáng)極小值為 ;場(chǎng)強(qiáng)極大值為 ,方向豎直向上。


【解析】(1)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),洛倫茲力提供向心力,電場(chǎng)力和重力平衡(2)求出小球A沿斜面勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間、小球P勻速圓周運(yùn)動(dòng)的時(shí)間及離開(kāi)磁場(chǎng)類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間,根據(jù)時(shí)間關(guān)系求釋放小球A的時(shí)刻(3)小球P進(jìn)入Ⅱ區(qū)做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng),根據(jù)類(lèi)平拋規(guī)律列式,結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)求E的最值.
【考點(diǎn)精析】關(guān)于本題考查的平拋運(yùn)動(dòng),需要了解特點(diǎn):①具有水平方向的初速度;②只受重力作用,是加速度為重力加速度g的勻變速曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng);運(yùn)動(dòng)規(guī)律:平拋運(yùn)動(dòng)可以分解為水平方向的勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)才能得出正確答案.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】某同學(xué)利用圖示裝置研究小車(chē)的勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)

①實(shí)驗(yàn)中必要的措施是
A.細(xì)線(xiàn)必須與長(zhǎng)木板平行
B.先接通電源再釋放小車(chē)
C.小車(chē)的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量
D.平衡小車(chē)與長(zhǎng)木板間的摩擦力
②他實(shí)驗(yàn)時(shí)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到頻率為50HZ的交流電源上,得到一條紙帶,打出的部分計(jì)數(shù)點(diǎn)如圖所示(每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn),圖中未畫(huà)出);s1=3.59cm;s2=4.41cm;s3=5.19cm;s4=5.97cm;s5=6.78cm;s6=7.64cm;則小車(chē)的加速度a=m/s2(要求充分利用測(cè)量數(shù)據(jù)),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打B點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度vB=m/s;(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】用如圖所示的裝置測(cè)量彈簧的彈性勢(shì)能。將彈簧放置在水平氣墊導(dǎo)軌上,左端固定,右端在O點(diǎn);在O點(diǎn)右側(cè)的B、C位置各安裝一個(gè)光電門(mén),計(jì)時(shí)器(圖中未畫(huà)出)與兩個(gè)光電門(mén)相連。先用米尺測(cè)得B、C兩點(diǎn)間距離x,再用帶有遮光片的滑塊壓縮彈簧到某位置A,靜止釋放,計(jì)時(shí)器顯示遮光片從B到C所用的時(shí)間t,用米尺測(cè)量A、O之間的距離x。

(1)計(jì)算滑塊離開(kāi)彈簧時(shí)速度大小的表達(dá)式是
(2)為求出彈簧的彈性勢(shì)能,還需要測(cè)量_______。
A.彈簧原長(zhǎng)
B.當(dāng)?shù)刂亓铀俣?/span>
C.滑塊(含遮光片)的質(zhì)量
(3)增大A、O之間的距離x,計(jì)時(shí)器顯示時(shí)間t將_____。
A.增大
B.減小
C.不變

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】用如圖所示電路測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。實(shí)驗(yàn)器材:待測(cè)電源(電動(dòng)勢(shì)約3 V,內(nèi)阻約2 Ω),保護(hù)電阻R1(阻值10 Ω)和R2(阻值5 Ω),滑動(dòng)變阻器R,電流表A,電壓表V,開(kāi)關(guān)S,導(dǎo)線(xiàn)若干。
實(shí)驗(yàn)主要步驟:

①將滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值調(diào)到最大,閉合開(kāi)關(guān);
②逐漸減小滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值,記下電壓表的示數(shù)U和相應(yīng)電流表的示數(shù)I;③以U為縱坐標(biāo),I為橫坐標(biāo),做U–I圖線(xiàn)(U、I都用國(guó)際單位);
④求出U–I圖線(xiàn)斜率的絕對(duì)值k和在橫軸上的截距a。
回答下列問(wèn)題:
(1)電壓表最好選用_____;電流表最好選用_____。
A.電壓表(0~3 V,內(nèi)阻約15 kΩ)
B.電壓表(0~3 V,內(nèi)阻約3 kΩ)
C.電流表(0~200 mA,內(nèi)阻約2 Ω)
D.電流表(0~30 mA,內(nèi)阻約2 Ω)
(2)滑動(dòng)變阻器的滑片從左向右滑動(dòng),發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大。兩導(dǎo)線(xiàn)與滑動(dòng)變阻器接線(xiàn)柱連接情況是_____。
A.兩導(dǎo)線(xiàn)接在滑動(dòng)變阻器電阻絲兩端接線(xiàn)柱
B.兩導(dǎo)線(xiàn)接在滑動(dòng)變阻器金屬桿兩端接線(xiàn)柱
C.一條導(dǎo)線(xiàn)接在滑動(dòng)變阻器金屬桿左端接線(xiàn)柱,另一條導(dǎo)線(xiàn)接在電阻絲左端接線(xiàn)柱
D.一條導(dǎo)線(xiàn)接在滑動(dòng)變阻器金屬桿右端接線(xiàn)柱,另一條導(dǎo)線(xiàn)接在電阻絲右端接線(xiàn)柱
(3)選用k、a、R1和R2表示待測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r的表達(dá)式E= , r= , 代入數(shù)值可得E和r的測(cè)量值。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】關(guān)于力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系敘述正確的是( 。

A.力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因

B.物體受到力的作用,其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一定會(huì)改變

C.在多個(gè)力作用下做勻速運(yùn)動(dòng)的物體,若去掉其中的一個(gè)力,其運(yùn)動(dòng)速度一定減小

D.物體不受力的作用時(shí)也能運(yùn)動(dòng)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源頻率為50Hz,當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊闹禐?.8m/s2 , 測(cè)得所用重物的質(zhì)量為1.00kg,甲、乙、丙三位學(xué)生分別用同一裝置打出三條紙帶,量出各紙帶上第1、2兩點(diǎn)間的距離分別為0.18cm、0.19cm和0.25cm,可見(jiàn)其中肯定有一個(gè)學(xué)生在操作上有錯(cuò)誤.
(1)操作一定有錯(cuò)誤的同學(xué)是 ,
(2)若按實(shí)驗(yàn)要求正確地選出紙帶進(jìn)行測(cè)量,量得連續(xù)三點(diǎn)A、B、C到第一個(gè)點(diǎn)O的距離如圖所示(相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02s),

①紙帶的端與重物相連.
②從起點(diǎn)O到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B的過(guò)程中重物重力勢(shì)能的減少量是 , 此過(guò)程中重物動(dòng)能的增加量是 . (結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】?jī)筛耆嗤慕饘俾銓?dǎo)線(xiàn)AB , 如果把導(dǎo)線(xiàn)A均勻拉伸到原來(lái)的2倍,電阻為RA , 導(dǎo)線(xiàn)B對(duì)折起來(lái),電阻為RB , 然后分別加上相同的電壓,求:
(1)導(dǎo)線(xiàn)AB的電阻值之比
(2)相同時(shí)間內(nèi)導(dǎo)線(xiàn)AB產(chǎn)生的熱量之比

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,AB為傾角θ=37°的斜面軌道,軌道的AC部分光滑,CB部分粗糙,BP為圓心角等于143°、半徑R=1m的豎直光滑圓弧形軌道,兩軌道相切于B點(diǎn),P、O兩點(diǎn)在同一豎直線(xiàn)上,輕彈簧一端固定在A點(diǎn),另一自由端在斜面上C點(diǎn)處,現(xiàn)有一質(zhì)量m=2kg的物塊在外力作用下將彈簧緩慢壓縮到D點(diǎn)后(不拴接)釋放,物塊經(jīng)過(guò)C點(diǎn)后,從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)過(guò)程中的位移與時(shí)間的關(guān)系為x=12t﹣4t2(式中x單位是m,t單位是s),假設(shè)物塊第一次經(jīng)過(guò)B點(diǎn)后恰能到達(dá)P點(diǎn),sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10m/s2 . 試求:

(1)若CD=1m,試求物塊從D點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過(guò)程中,彈簧對(duì)物塊所做的功;
(2)B、C兩點(diǎn)間的距離x;
(3)若在P處安裝一個(gè)豎直彈性擋板,小物塊與擋板碰撞后速度反向,速度大小不變,小物塊與彈簧相互作用不損失機(jī)械能,試通過(guò)計(jì)算判斷物塊在第一次與擋板碰撞后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中是否會(huì)脫離軌道?

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】電熱毯是人們常用的電熱式家用電器,它一般具有加熱和保溫功能,其工作原理大致相同,如圖為某種電熱式電器的簡(jiǎn)化電路圖,主要元件有電阻絲R1、R2和自動(dòng)開(kāi)關(guān)S.

(1)當(dāng)自動(dòng)開(kāi)關(guān)S閉合和斷開(kāi)時(shí),用電器分別處于什么狀態(tài)?
(2)用電器由照明電路供電(U=220 V),設(shè)加熱時(shí)用電器的電功率為400 W,保溫時(shí)用電器的電功率為40 W,則R1R2分別為多大?

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同步練習(xí)冊(cè)答案