(2)求出电场强度的大小. (3)求出小球落至N点时的速率. 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

精英家教网如图所示,一带电的小球从P点自由下落,(不计空气阻力)P点距场区边界MN高为h,边界MN下方有方向竖直向下、电场场强为E的匀强电场,同时还有垂直于纸面的匀强磁场,小球从边界上的a 点进入重力场、电场与磁场的复合场后,恰能作匀速圆周运动,并从边界上的b点第一次穿出,已知ab=L,重力加速度为g.
求:(1)小球进入复合场时速度大小
(2)该匀强磁场的磁感强度B的大小;
(3)小球从P 经a 至b 时,共需时间为多少?

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如图1所示,真空中存在电场强度E=1.5×103V/m、方向竖直向上的匀强电场.在电场中固定有竖直面内的光滑绝缘轨道ABC,其中AB段水平,BC段是半径R=0.5m的半圆,直径BC竖直.有两个大小相同的金属小球1和2(均可视为质点),小球2的质量m2=3×10-2kg、电量q=+2×10-4C,静止于B点;小球1的质量m1=2×10-2kg、不带电,在轨道上以初速度v0=
5
2
5
m/s向右运动,与小球2发生弹性正碰,碰撞时间极短,取g=10m/s2,求:
(1)碰撞后瞬间小球2的速度v2的大小
(2)小球2经过C点时,轨道对它的压力FN的大小以及它第一次落到轨道AB上的位置距B点的距离x
(3)若只改变场强E的大小,为了保证小球2能沿轨道运动并通过C点,试确定场强E的取值范围;并在图2的坐标系中,画出小球2由B点沿轨道运动至C点的过程中,其电势能变化量△EP与场强E的关系图象(画图时不必说明理由)

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一质量为m、带电量为+q的小球从距地面高为h处以一定的初速度水平抛出.在距抛出点水平距离为l处,有-根管口比小球直径略大的竖直细管,管的上口距地面
h2
.为使小球能无碰撞地通过管子,可在管子上方的整个区域里加一个场强方向水平向左的匀强电场,如图所示,求:
(1)小球的初速度v0
(2)电场强度E的大小.
(3)小球落地时的动能EK

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一质量为m、带电量为+q的小球从距地面高为h处以一定的初速度水平抛出.在距抛出点水平距离为l处,有-根管口比小球直径略大的竖直细管,管的上口距地面.为使小球能无碰撞地通过管子,可在管子上方的整个区域里加一个场强方向水平向左的匀强电场,如图所示,求:
(1)小球的初速度v
(2)电场强度E的大小.
(3)小球落地时的动能EK

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一质量为m、电荷量为q的小球,从O点以和水平方向成α角的初速度v0抛出,当达到最高点A时,恰进入一匀强电场中,如图.经过一段时间后,小球从A点沿水平直线运动到与A相距为S的A′点后又折返回到A点,紧接着沿原来斜上抛运动的轨迹逆方向运动又落回原抛出点.求
(1)该匀强电场的场强E的大小和方向;(即求出图中的θ角,并在图中标明E的方向)
(2)从O点抛出又落回O点所需的时间.

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1. B    根据磁感线的疏密程度可以判断出a、b两处的磁感应强度的大小不等,Ba<Bb,即B正确;同一通电导线放在a处受力的情况大小不一定,因为放入时的位置(即放入时与磁感线的方向)不确定,则其受安培力的大小就不一定.

2. C    地球自转等效成环形电流,南极为磁场N极,由右手定则可知地球带负电,地球转速变慢使环形电流电流减小,故磁场减弱,所以选C.

3. AB    根据安培定则和磁感应强度的迭加原理即可知.

4. ABC  提示:根据已知条件画出运动的轨迹和基本公式即可判断.

5. AB    若小球A带正电,小球A受重力和A、B之间的库仑力的作用(且库仑力为斥力),若重力的大小和库仑力的大小相反,则撤去绝缘板后,重力和库仑力仍大小相等而方向相反,故小球A仍处于静止状态,A正确;若库仑力大于重力,则可由左手定则判断B正确.

6. B    电子进入磁场时向上偏,刚好从C点沿切线方向穿出是一临界条件,要使电子从BC边穿出,其运动半径应比临界半径大,由可知,磁感应强度只要比临界时的小就可以了,如题图,由对称性作辅助线,由几何关系可得,半径,又,解得,故选B.

7. AD    由题意知,带正电的粒子从中央线的上方离开混合场,说明在进入电、磁场时,竖直向上的洛仑兹力大于竖直向下的电场力.在运动过程中,由于电场力做负功,洛仑兹力不做功,所以粒子的动能减小,从而使所受到的磁场力可能比所受电场力小,选项A正确.又在运动过程中,洛仑兹力的方向不断发生改变,其加速度大小是变化的,运动轨迹是复杂的曲线而并非简单的抛物线,所以选项B、C错误.由动能定律得:,故选项D正确,综合来看,选项A、D正确.

8. C   根据电子运动的轨迹知在两导线之间的磁场方向垂直于两导线所在的平面,只有ab中由ba的电流或cd中从cd的电流才能产生这样的磁场,又从电子运动轨迹在向cd边靠近时曲率半径变小,由知与cd边越近,B越强,可见是由cd中的电流产生的,只有C正确.

9. BD   本题考查带电体在复合场中的运动,在分析时要注意随着速度的变化,洛伦兹力发生变化,导致杆对小球的弹力发生变化,因此摩擦力发生变化,小球的运动状态发生变化.

10. C    带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的轨道半径r=mv/qB,设α粒子第一次穿过金属片的速度v/,则,所以v/=0.9v,动能减少.根据阻力及电量恒定,α粒子每穿过一次金属片,动能都减少0.19E,由,故α粒子穿过5次后陷入金属中.

11. B=(6分)  控制变量法(2分)

解析:从表中数据分析不难发现B/I=k1Br=k2,所以有B=kI/r,再将某一组B、I、r值代入上式得k=2×10-7Tm/A.所以得出磁感应强度B与电流I及距离r的关系式为B=

12.(1)A (2分)  逆时针 (2分)

(2)运动电荷受到了磁场力(2分)  阴  (2分) 

(3)吸引(2分)    排斥(2分)

13.解析:(1)设小球第一次到达最低点时速度为v,则由动能定理可得(2分)

在最低点根据牛顿第二定律得,(2分)

解得C(2分)

根据左手定则可判断小球带负电(3分)

(2)根据机械能守恒可知,小球第二次到达最低点时速度小仍为v,此时悬线对小球的拉力为F,由牛顿第二定律得,(3分)

解得N(2分)

14.解析:(1)由牛顿第二定律可求得粒子在磁场中运动的    半径,(1分)

m>(2分)

因此要使粒子在磁场中运动的时间最长,则粒子在磁场中运动的圆弧所对应的弦长最长,从右图中可以看出,以直径ab为弦、R为半径所作的圆,粒子运动的时间最长. (2分)

设该弦对应的圆心角为,而(1分)

运动时间(2分)

,故s(2分)

(2)(2分)

粒子在磁场中可能出现的区域:如图中以Oa为直径的半圆及以a为圆心Oa为半径的圆与磁场相交的部分.绘图如图. (2分)

15.解析:如图所示,带电小球在做圆周运动的过程中受到电场力FE、洛伦兹力FB和弹力FN的作用,其合力即为小球做圆周运动的向心力,由图可知:

(3分)

(2分)

其中FB=qvBFE=kQq/R2,代入上式可得,

(2分)

上式中mRBqkQ均为常数,所以FNv的二次函数.对照y=ax2+bx+c,有a=m/Rb=Bqc=kQq/R2. (2分)

a>0,故FN有最小值,且当时,FN最小(临界条件),最小值为.(2分)

可见,随着小球运动速度的增大,圆环对小球的弹力FN先减小、后增大,且临界状态(最小值)出现在v=BqR/2m时. (3分)

16.解析:(1)要求光斑的长度,只要找到两个边界点即可.初速度沿x轴正方向的电子,沿弧OB运动到P;初速度沿y轴正方向的电子,沿弧OC运动到Q

设粒子在磁场中运动的半径为R,由牛顿第二定律得,

(4分)

,从图中可以看出(4分)

(2)沿任一方向射入第一象限的电子经磁场偏转后都能垂直打到荧光屏MN上,需加最小面积的磁场的边界是以(0,R)为圆心,半径为R的圆的一部分,如图中实线所示. (4分)

所以磁场范围的最小面积.(4分)

17.解析:(1)用左手定则判断出:磁场方向为-x方向或-y方向. (4分)

(2)在未加匀强磁场时,带电小球在电场力和重力作用下落到P点,设运动时间为t

小球自由下落,有H=gt2/2(1分)

小球沿x轴方向只受电场力作用,Fe=qE(1分)

小球沿x轴的位移为l=at2/2(1分)

小球沿x轴方向的加速度为a=Fe/m(1分)

联立求解,得E=mgl/qH. (2分)

(3)带电小球在匀强磁场和匀强电场共存的区域运动时,洛伦兹力不做功.电场力做功为:We=qEl,(1分)

重力做功为WG=mgH(1分)

设落到N点时速度大小为v,根据动能定理得,(2分)

解得,(2分)

18.解析:(1)因带电质点做匀速圆周运动,故电场力与重力平衡,①(1分)

两板间电场强度③(1分)

两板间电压④(1分)

由闭合电路欧姆定律得,⑤(1分)

由①~⑤得,(2分)

     (2)由题意知,电场力竖直向上,故质点带负电,由左手定则得洛伦兹力竖直向下,由平衡条件可得,⑥(2分)

因两极板间电压

⑦(2分)

由⑥⑦解得,⑧(1分)

    (3)因板间电压变为

故电场力(2分)

由动能定理得,⑩(2分)

由⑧⑨⑩解得.(1分)

 


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