（18分）一圓筒的橫截面如圖所示，其圓心為O。筒內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。圓筒下面有相距為d的平行金屬板M、N，其中M板帶正電荷，N板帶等量負(fù)電荷。質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子自M板邊緣的P處由靜止釋放，經(jīng)N板的小孔S以速度v沿半徑SO方向射入磁場(chǎng)中，粒子與圈筒發(fā)生兩次碰撞后仍從S孔射出，設(shè)粒子與圓筒碰撞過(guò)程中沒(méi)有動(dòng)能損失，且電荷量保持不變，在不計(jì)重力的情況下，求：

（1）M、N間電場(chǎng)強(qiáng)度E的大��；
（2）圓筒的半徑R；
（3）保持M、N間電場(chǎng)強(qiáng)度E不變，僅將M板向上平移，粒子仍從M板邊緣的P處由靜止釋放粒子自進(jìn)入圓筒至從S孔射出期間，與圓筒的碰撞次數(shù)n。
     n=3 

試題分析： (1)設(shè)兩極板間的電壓為U，由動(dòng)能定理得    
由勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系得    U="Ed"
聯(lián)立上式可得                         
(2)粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)用幾何關(guān)系做出圓心O’， 圓半徑為r，設(shè)第一次碰撞點(diǎn)為A，由于粒子與圓筒發(fā)生兩次碰撞又從S孔射出，因此SA弧所對(duì)圓心角

由幾何關(guān)系得                 
粒子運(yùn)動(dòng)過(guò)程中洛倫茲力充當(dāng)向心力，由牛頓第二定律，得   
聯(lián)立得      
(3)保持M、N間電場(chǎng)強(qiáng)度E不變，M板向上平移后，設(shè)板間電壓為，則
                
設(shè)粒子進(jìn)入S孔時(shí)的速度為，由  可得    
設(shè)粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為，               
設(shè)粒子從S到第一次與圓筒碰撞期間的軌道所對(duì)圓心角為，比較兩式得到，可見(jiàn)
粒子須經(jīng)過(guò)這樣的圓弧才能從S孔射出，故   n=3      
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖a所示，質(zhì)量m=1kg的物體靜止在光滑的水平面上，t=0時(shí)刻，物體受到一個(gè)變力F作用，t=1s時(shí)，撤去力F，某時(shí)刻物體滑上傾角為37º的粗糙斜面；已知物體從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到斜面最高點(diǎn)的v-t圖像如圖b所示，不計(jì)其他阻力，求：

（1）變力F做的功
（2）物體從斜面底端滑到最高點(diǎn)過(guò)程中克服摩擦力做功的平均功率
（3）物體回到出發(fā)點(diǎn)的動(dòng)能

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

（12分）某校課外興趣小組正在進(jìn)行遙控電動(dòng)小車(chē)性能測(cè)試，如圖所示，AB段是粗糙的水平路面，長(zhǎng)s＝7.5m，在AB段小車(chē)受到的阻力為車(chē)重的0.1倍；BCD是一段半徑R＝4 m的光滑圓弧路面，最高點(diǎn)C, 圓心O，∠BOC=37°。若小車(chē)的質(zhì)量為ｍ＝2kg，保持小車(chē)功率P=10W不變，自A點(diǎn)由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，在AB段達(dá)到最大速度后，并保持此速度勻速運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，這時(shí)，停止遙控（關(guān)閉小車(chē)上的電動(dòng)機(jī)），而讓小車(chē)?yán)^續(xù)沿光滑圓弧路面滑行。（不計(jì)小車(chē)經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的能量損失，取g=10m/s2，已知sin37°=0.6；cos37°=0.8）。求：


（1）小車(chē)在AB段運(yùn)動(dòng)的最大速度大��；
（2）小車(chē)到達(dá)C點(diǎn)時(shí)速度的大小；
（3）小車(chē)在AB段運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：單選題

如圖所示，光滑的水平軌道AB與半徑為R的光滑的半圓形軌道BCD相切于B點(diǎn)，水平軌道AB部分存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)E，半圓形軌道處于豎直平面內(nèi)，B為最低點(diǎn)，D為最高點(diǎn)．一質(zhì)量為m、帶正電的小球從距B點(diǎn)x的位置在電場(chǎng)力的作用下由靜止開(kāi)始沿AB向右運(yùn)動(dòng)，并能恰好通過(guò)最高點(diǎn)D，則下列物理量的變化對(duì)應(yīng)關(guān)系正確的是
A．其他條件不變，R越大，x越大
B．其他條件不變，m越大，x越大
C．其他條件不變，E越大，x越大
D．其他條件不變，R越大，小球經(jīng)過(guò)B點(diǎn)瞬間對(duì)軌道的壓力越大

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

（18分）如圖，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直銅環(huán)所在的平面，導(dǎo)體棒a的一端固定在銅環(huán)的圓心O處，另一端緊貼圓環(huán)，可繞O勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．通過(guò)電刷把銅環(huán)、環(huán)心與兩豎直平行金屬板P、Q連接成如圖所示的電路，R1、R2是定值電阻．帶正電的小球通過(guò)絕緣細(xì)線掛在兩板間M點(diǎn)，被拉起到水平位置；合上開(kāi)關(guān)K，無(wú)初速度釋放小球，小球沿圓弧經(jīng)過(guò)M點(diǎn)正下方的N點(diǎn)到另一側(cè)．
已知：磁感應(yīng)強(qiáng)度為B；a的角速度大小為ω，長(zhǎng)度為l，電阻為r；R1=R2=2r，銅環(huán)電阻不計(jì)；P、Q兩板間距為d；帶電的質(zhì)量為m、電量為q；重力加速度為g．求：
（1）a勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的方向；
（2）P、Q間電場(chǎng)強(qiáng)度E的大��；
（3）小球通過(guò)N點(diǎn)時(shí)對(duì)細(xì)線拉力T的大�。�

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

（10分）如圖所示，在豎直放置的光滑半圓弧絕緣細(xì)管的圓心O處固定一點(diǎn)電荷，將質(zhì)量為m，帶電量為+q的小球從圓弧管的水平直徑端點(diǎn)A由靜止釋放，小球沿細(xì)管滑到最低點(diǎn)B時(shí)，對(duì)管壁恰好無(wú)壓力，求：
（1）則固定于圓心處的點(diǎn)電荷在A B弧中點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小
（2）若把O處固定的點(diǎn)電荷拿走，加上一個(gè)豎直向下場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，帶電小球仍從A點(diǎn)由靜止釋放，下滑到最低點(diǎn)B時(shí)，小球?qū)Νh(huán)的壓力多大?

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

（18分）如圖甲所示，兩根足夠長(zhǎng)、電阻不計(jì)的光滑平行金屬導(dǎo)軌相距為L(zhǎng)1＝2m，導(dǎo)軌平面與水平面成θ＝30°角，上端連接阻值R＝1.5Ω的電阻；質(zhì)量為m＝0.4kg、阻值r＝0.5Ω的勻質(zhì)金屬棒ab放在兩導(dǎo)軌上，距離導(dǎo)軌最上端為L(zhǎng)2＝4m，棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸。整個(gè)裝置處于一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，該勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間變化的情況如圖乙所示。（g=10m/s2）
（1）保持ab棒靜止，在0～4s內(nèi)，通過(guò)金屬棒ab的電流大小和方向；
（2）為了保持ab棒靜止，需要在棒的中點(diǎn)施加一垂直于棒且平行于導(dǎo)軌平面的外力F，求2s時(shí)外力F的大小和方向；
（3）5s后撤去外力，金屬棒由靜止開(kāi)始向下滑動(dòng)，滑行1.1m恰好勻速運(yùn)動(dòng)，求在此過(guò)程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱。

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：單選題

如圖所示，小球從A點(diǎn)以初速度v0沿粗糙斜面向上運(yùn)動(dòng)，到達(dá)最高點(diǎn)B 后返回A，C為AB的中點(diǎn)．下列說(shuō)法中正確的是（  ）
A．小球從A出發(fā)到返回A的過(guò)程中，位移為零，外力做功為零
B．小球從A到C過(guò)程與從C到B過(guò)程，減少的動(dòng)能相等
C．小球從A到C過(guò)程與從C到B過(guò)程，損失的機(jī)械能相等
D．小球從A到C過(guò)程與從C到B過(guò)程，速度的變化量相等

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

（14分）如圖所示，水平軌道AB與豎直軌道CD用一光滑的半徑R＝0．5m的圓弧BC平滑連接，現(xiàn)有一物塊從豎直軌道上的Q點(diǎn)由靜止開(kāi)始釋放，已知QC間的長(zhǎng)度R＝0．5m，物塊的質(zhì)量m＝0．2kg，物塊與AB和CD軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ＝0．5，重力加速度g取10m／s2，求；

（1）物塊下滑到水平面后，距離B點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離s為多少?
（2）若整個(gè)空間存在一水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度E＝1．0×106V／m，并使物塊帶電，帶電量為q＝＋2．0×10－6C，所有接觸面均絕緣，現(xiàn)使帶電物塊從水平面上的P點(diǎn)由靜止開(kāi)始釋放（P點(diǎn)未在圖中標(biāo)出），要想使物塊剛好能通過(guò)Q點(diǎn)，PB間的長(zhǎng)度L為多少?
（3）在符合第二問(wèn)的基礎(chǔ)上，物塊到達(dá)圓弧上C點(diǎn)時(shí)，對(duì)軌道的壓力大小?

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