如圖17所示，一長為L的薄壁玻璃管放置在水平面上，在玻璃管的a端放置一個直徑比玻璃管直徑略小的小球，小球帶電荷量為-q、質量為m。玻璃管右邊的空間存在方向豎直向上、磁感應強度為B的勻強磁場。磁場的左邊界與玻璃管平行，右邊界足夠遠。玻璃管帶著小球以水平速度v0垂直于左邊界向右運動，由于水平外力的作用，玻璃管進入磁場后速度保持不變，經(jīng)一段時間后小球從玻璃管b端滑出并能在水平面內自由運動，最后從左邊界飛離磁場。設運動過程中小球的電荷量保持不變，不計一切阻力。求：
| 圖17
（1）如圖所示，小球管中運動的加速度為 ① 
設小球運動至b端時的y方向速度分量為vy ，則：  ② 又： ③
由①～③式，可解得小球運動至b端時速度大小為：  ④ （4分） （2）由平衡條件可知，玻璃管受到的水平外力為： F=Fx =Bvyq ⑤ ⑥由⑤～⑥式可得外力隨時間變化關系為：F= （5分） （3）設小球在管中運動時間為t0，小球在磁場中做圓周運動的半徑為R，軌跡如圖所示， t0時間內玻璃管的運動距離 x=v0t0 ⑧  ⑨ 由牛頓第二定律得： ⑩ 由幾何關系得：  由①～②、⑧～式可得：sinα=0 故 ，即小球飛離磁場時速度方向垂直于磁場邊界向左 （5分） 解析: 略
練習冊系列答案
相關習題
科目：高中物理
來源：2012屆江西省吉安市寧岡中學高三下學期第一次月考理科綜合物理試卷（帶解析）
題型：計算題
（18分）如圖17所示，一帶電微粒質量為m=2.0×10-11kg、電荷量為q=+1.0×10-5C，從靜止開始經(jīng)電壓為U1=100V的電場加速后，水平進入兩平行金屬板間的偏轉電場中，偏轉電壓為U2=100V，接著進入一個方向垂直紙面向里、寬度為D=34.6cm的勻強磁場區(qū)域。已知偏轉電場中金屬板長L=20cm，兩板間距d =17.3cm,帶電微粒的重力忽略不計。求：
（1）帶電微粒進入偏轉電場時的速率v1；
（2）帶電微粒射出偏轉電場時的速度偏轉角 ；
（3）為使帶電微粒不會從磁場右邊界射出，該勻強磁場的磁感應強度的最小值B。
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科目：高中物理
來源：2012-2013學年浙江省高三上學期期中考試物理試卷（解析版
題型：計算題
過山車是游樂場中常見的設施．如圖17所示是一種過山車的簡易模型，它由水平軌道和在豎直平面內的三個圓形軌道組成，B、C、D分別是三個圓形軌道的最低點，B、C間距與C、D間距相等，半徑R1=2.0m、R2=1.4m．一個質量為m=1.0kg的小球（視為質點），從軌道的左側A點以v0=12.0m/s的初速度沿軌道向右運動，A、B間距L1=6.0m．小球與水平軌道間的動摩擦因數(shù)μ=0.2，圓形軌道是光滑的．假設水平軌道足夠長，圓形軌道間不相互重疊．重力加速度取g=10m/s2，計算結果保留小數(shù)點后一位數(shù)字．試求：
（1）小球在經(jīng)過第一個圓形軌道的最高點時，軌道對小球作用力的大��；
（2）如果小球恰能通過第二圓形軌道，B、C間距 應是多少；
（3）在滿足（2）的條件下，如果要使小球不能脫離軌道，在第三個圓形軌道的設計中，半徑R3應滿足的條件和小球最終停留點與起點間的距離．
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科目：高中物理
來源：2011-2012學年江西省吉安市高三下學期第一次月考理科綜合物理試卷（解析版）
題型：計算題
（18分）如圖17所示，一帶電微粒質量為m=2.0×10-11kg、電荷量為q=+1.0×10-5C，從靜止開始經(jīng)電壓為U1=100V的電場加速后，水平進入兩平行金屬板間的偏轉電場中，偏轉電壓為U2=100V，接著進入一個方向垂直紙面向里、寬度為D=34.6cm的勻強磁場區(qū)域。已知偏轉電場中金屬板長L=20cm，兩板間距d =17.3cm,帶電微粒的重力忽略不計。求：
（1）帶電微粒進入偏轉電場時的速率v1；
（2）帶電微粒射出偏轉電場時的速度偏轉角 ；
（3）為使帶電微粒不會從磁場右邊界射出，該勻強磁場的磁感應強度的最小值B。
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科目：高中物理
來源：2012屆度北京市石景山區(qū)高三上學期期末考試物理卷
題型：計算題
如圖17所示，一帶電微粒質量為m=2.0×10-11kg、電荷量為q=+1.0×10-5C，從靜止開始經(jīng)電壓為U1=100V的電場加速后，水平進入兩平行金屬板間的偏轉電場中，偏轉電壓為U2=100V，接著進入一個方向垂直紙面向里、寬度為D=34.6cm的勻強磁場區(qū)域。已知偏轉電場中金屬板長L=20cm，兩板間距d =17.3cm，帶電微粒的重力忽略不計。求：
（1）帶電微粒進入偏轉電場時的速率v1；
（2）帶電微粒射出偏轉電場時的速度偏轉角 ；
（3）為使帶電微粒不會從磁場右邊界射出，該勻強磁場的磁感應強度的最小值B。
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