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分如图所示,直角坐标系xOy位于竖直平面内,在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场,磁场的磁感应强度为B,方向垂直xOy平面向里,电场线平行于y轴.一质量为m、电荷量为q的带正电荷的小球,从y轴上的A点水平向右抛出.经x轴上的M点进入电场和磁场,恰能做匀速圆周运动,从x轴上的N点第一次离开电场和磁场,MN之间的距离为L,小球过M点时的速度方向与x轴正方向夹角为θ.不计空气阻力,重力加速度为g,求:

(1)电场强度E的大小和方向;
(2)小球从A点抛出时初速度v0的大小;
(3)A点到x轴的高度h.
(1)E=,竖直向上(4分) (2)cotθ(6分) (3)

试题分析:(1)小球在电场、磁场中恰能做匀速圆周运动,其所受电场力必须与重力平衡,
有qE=mg        ①  
E=        ②  
重力的方向是竖直向下,电场力的方向则应为竖直向上,由于小球带正电,所以电场强度方向竖直向上. 
(2)小球做匀速圆周运动,O′为圆心,MN为弦长,∠MO′P=θ,如图所示.

设半径为r,由几何关系知=sinθ③
小球做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供,设小球做圆周运动的速率为v,
有qvB=
由速度的合成与分解知=cosθ⑤
由③④⑤式得v0cotθ⑥
(3)设小球到M点时的竖直分速度为vy,它与水平分速度的关系为vy=v0tanθ⑦
由匀变速直线运动规律v=2gh⑧
由⑥⑦⑧式得h=
点评:难度较大,处理带电粒子在交替复合场中的运动时,应分割整个过程,判断各个分过程的受力和运动情况,画出大致的运动轨迹,本题中进入第四象限做匀速圆周运动,肯定是电场力平衡重力,由洛伦兹力提供向心力
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

在空间某一区域中既存在匀强电场,又存在匀强磁场.有一带电粒子,以某一速度射入到该区域中(不计带电粒子受到的重力),则该带电粒子在区域中的运动情况可能是(   )
A.做匀速直线运动B.做匀速圆周运动
C.做匀变速直线运动D.做匀变速曲线运动

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示,在同一条竖直线上,有电荷量均为Q的A、B两个正点电荷,GH是它们连线的垂直平分线。另有一个带电小球C,质量为m、电荷量为+q(可视为点电荷),被长为L的绝缘轻细线悬挂于O点,现在把小球C拉起到M点,使细线水平且与 A、B处于同一竖直面内,由静止开始释放,小球C向下运动到GH线上的N点时刚好速度为零,此时细线与竖直方向的夹角θ= 30º。试求:

(1)在A、B所形成的电场中,M、N两点间的电势差,并指出M、N哪一点的电势高。
(2)若N点与A、B两个点电荷所在位置正好形成一个边长为a的正三角形,则小球运动到N点瞬间,轻细线对小球的拉力FT(静电力常量为k)。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

在一绝缘、粗糙且足够长的水平管道中有一带电量为q、质量为m的带电球体,管道半径略大于球体半径。整个管道处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中,磁感应强度方向与管道垂直。现给带电球体一个水平速度v0,则在整个运动过程中,带电球体克服摩擦力所做的功可能为(    )
A.0B.
C.D.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示,水平光滑绝缘桌面距地面高h,x轴将桌面分为Ⅰ、Ⅱ两个区域。右图为桌面的俯视图,Ⅰ区域的匀强电场场强为E,方向与ab边及x轴垂直;Ⅱ区域的匀强磁场方向竖直向下。一质量为m,电荷量为q的带正电小球,从桌边缘ab上的M处由静止释放(M距ad边及x轴的距离均为l),加速后经x轴上N点进入磁场,最后从ad边上的P点飞离桌面;小球飞出的瞬间,速度如图与ad边夹角为60o。求:

⑴小球进入磁场时的速度;
⑵Ⅱ区域磁场磁感应强度的大小
⑶小球飞离桌面后飞行的水平距离。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示,在地面附近,坐标系xOy在竖直平面内,空间有沿水平方向垂直纸面向里的匀强磁场,磁感强度大小为B,在x<0的空间内还有沿x轴负方向的匀强电场,场强大小为E,一个带正电的油滴经图中x轴上的M点,沿着与水平方向成α=30°角的方向斜向下做直线运动,进入x>0的区域,要使油滴进入x>0区域后能在竖直平面内匀速圆周运动,需在x>0的区域内加一个匀强电场,若带电油滴做圆周运动时通过x轴上的N点,且,求:

(1)油滴运动速率;
(2)在x>0空间内所加电场的场强大小和方向;
(3)油滴从x轴上的M点开始到达x轴上的N点所用的时间.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,质量为m、带电量为+q的三个相同的带电小球A、B、C,从同一高度以初速度v0水平抛出,B球处于竖直向下的匀强磁场中,C球处于垂直纸面向里的匀强电场中,它们落地的时间分别为tA、tB、tC,落地时的速度大小分别为vA、vB、vC,则以下判断正确的是:

A.tA=tB=tC                  B.tA=tC>tB
C.vB>vA=vC                 D.vA<vB<vC

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示为“滤速器”装置示意图,a、b为水平放置的平行金属板,其电容为C,板间距离为d,平行板内存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B、a、b板带上电量,可在平行板内产生匀强电场,且电场方向和磁场方向互相垂直.一带电粒子以速度经小孔进入正交电磁场可沿直线运动,由射出,粒子所受重力不计,则a板所带电量情况是

A.带正电,其电量为
B.带负电,其电量为
C.带正电,其电量为C
D.带负电,其电量为

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示,匀强电场区域和匀强磁场区域是紧邻的,且宽度相等均为 d ,电场方向在纸平面内竖直向下,而磁场方向垂直纸面向里.一带正电粒子从 O 点以速度 v0沿垂直电场方向进入电场,在电场力的作用下发生偏转,从 A 点离开电场进入磁场,离开电场时带电粒子在电场方向的位移为电场宽度的一半,当粒子从C点穿出磁场时速度方向与进入电场O点时的速度方一致,(带电粒子重力不计)求
(l)粒子从 C 点穿出磁场时的速度v;
(2)电场强度 E 和磁感应强度 B 的比值 E / B ;
(3)粒子在电、磁场中运动的总时间。

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