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    （16分）如图所示，矩形区域MNPQ内有水平向右的匀强电场；在y≥0的区域内还存在垂直于坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。半径为R的光滑绝缘空心半圆细管ADO固定在竖直平面内，半圆管的一半处于电场中，圆心O1为MN的中点，直径AO垂直于水平虚线MN。一质量为m、电荷量为q的带正电小球（可视为质点）从半圆管的A点由静止滑入管内，从O点穿出后恰好通过O点正下方的C点。已知重力加速度为g，电场强度的大小。求：

    ⑴小球到达O点时，半圆管对它作用力的大小；

    ⑵矩形区域MNPQ的高度H和宽度L应满足的条件；

    ⑶从O点开始计时，经过多长时间小球的动能最小？

     

    【答案】

    （1）  （2） ，  （3）

    【解析】

    试题分析：⑴从A→O过程，由动能定理得：（2分）

    解得：（1分）

    在O点，由（2分）   

    得  （1分）

    (2)小球从O→C 过程： 水平方向做匀减速运动，竖直方向做自由落体运动 

    设向左减速时间为t，则  （1分）

    水平位移大小（1分） 

    竖直位移大小（1分）

    高度满足条件（1分）  

    宽度应满足条件（1分）

    （3）以合力F方向、垂直于合力方向分别建立x-y坐标系，并将速度分别沿x、y方向分解，如图所示；当F与速度v垂直时，小球的速度最小，动能最小，设经过的时间为t，

    由几何关系知：

    在y方向：初速度为；末速度为零；加速度

    所以运动的时间

    考点：本题考查圆周运动、动能定理、运动的分解，意在考查学生的综合分析能力。

     

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    如图所示，矩形区域abcd内充满方向垂直纸面向里的、磁感应强度为B的匀强磁场，在ad边中点O，向磁场区域射入一初速度方向垂直磁场且跟ad边夹角θ=30°的带正电粒子，已知粒子质量为m，电量为q，ad边长为L，ab边足够长，粒子重力不计．
    （1）如果粒子的初速度大小为
    qBL2m
    ，则粒子将从何处飞出磁场区域？
    （2）为了保证粒子不能从dc边射出磁场区域，粒子的初速度大小必须满足什么条件？
    （3）如果带电粒子的初速度可以任意大小，求粒子可能在磁场中运动的最长时间．

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    如图所示，矩形区域MNPQ内有水平向右的匀强电场，虚线框外为真空区域；半径为R、内壁光滑、内径很小的绝缘半圆管ADB固定在竖直平面内，直径AB垂直于水平虚线MN，圆心O恰在MN的中点，半圆管的一半处于电场中．一质量为m，可视为质点的带正电电荷量为q的小球从半圆管的A点由静止开始滑入管内，小球从B点穿出后，能够通过B点正下方的C点．重力加速度为g，小球在C点处的加速度大小为5g/3．求：
    （1）匀强电场场强E；
    （2）小球在B点时，半圆轨道对它作用力的大小；
    （3）要使小球能够到达B点正下方C点，虚线框MNPQ的高度和宽度满足什么条件；
    （4）小球从B点计时运动到C点过程中，经多长时间小球的动能最小．

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    如图所示，矩形区域MNPQ内有水平向右的匀强电场，虚线框外为真空区域，半径为R，内壁光滑，内径很小的绝缘半圆管ADB固定在竖直平面内，直径AB垂直于水平虚线MN，圆心O恰好在MN的中点，半圆管的一半处于电场中，一质量为m，可视为质点的带正电，电荷量为q的小球从半圆管的A点由静止开始滑入管内，小球从B点穿过后，能够通过B点正下方的C点，重力加速度为g，小球在C点处的加速度大小为
    53
    g．求：
    （1）带匀强电场场强E；
    （2）小球在到达B点前一瞬间时，半圆轨道对它的作用力的大小；
    （3）要使小球能够到达B点正下方C点，虚线框MNPQ的高度和宽度满足什么条件？

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    （2011?郑州模拟）如图所示，矩形区域MNPQ内有水平向右的匀强电场；在y≥0的区域内还存在垂直于坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B．半径为R的光滑绝缘空心半圆细管ADO固定在竖直平面内，半圆管的一半处于电场中，圆心O1为MN的中点，直径AO垂直于水平虚线MN．一质量为m、电荷量为q的带正电小球（可视为质点）从圆管的A点由静止滑入管内，从O点穿出后恰好通过O点正下方的C点．已知重力加速度为g，电场强度的大小E=
    4mg3q
    ．求：
    （1）小球到达O点前一时刻，圆管对它作用力的大小；
    （2）矩形区域MNPQ的高度H和宽度L应满足的条件；
    （3）从O点开始计时，经过多长时间小球的动能最小？

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    如图所示，矩形区域MNPQ内有水平向右的匀强电场；在y≥0的区域内还存在垂直于坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B．半径为R的光滑绝缘空心半圆细管ADO固定在竖直平面内，半圆管的一半处于电场中，圆心O1为MN的中点，直径AO垂直于水平虚线MN．一质量为m、电荷量为q的带正电小球（可视为质点）从半圆管的A点由静止滑入管内，从O点穿出后恰好通过O点正下方的C点．已知重力加速度为g，电场强度的大小E=
    4mg3q
    ．求：
    （1）小球到达O点时，半圆管对它作用力的大小；
    （2）从O点开始计时，经过多长时间小球运动到C点；
    （3）矩形区域MNPQ的高度H和宽度L应满足的条件；
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