【題目】如圖所示,在豎直平面內(nèi),水平x軸的上方和下方分別存在方向垂直紙面向外和方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),其中x軸上方的勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1,并且在第一象限和第二象限有方向相反.強(qiáng)弱相同的平行于x軸的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E1,已知一質(zhì)量為m的帶電小球從y軸上的A(0,L)位置斜向下與y軸負(fù)半軸成60O角射入第一象限,恰能做勻速直線運(yùn)動(dòng).

(1)判定帶電小球的電性,并求出所帶電荷量q及入射的速度大小;

(2)為使得帶電小球在x軸下方的磁場(chǎng)中能做勻速圓周運(yùn)動(dòng),需要在x軸下方空間加一勻強(qiáng)電場(chǎng),試求所加勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向和電場(chǎng)強(qiáng)度的大小;

(3)在滿足第(2)問的基礎(chǔ)上,若在x軸上安裝有一絕緣彈性薄板,并且調(diào)節(jié)x軸下方的磁場(chǎng)強(qiáng)弱,使帶電小球恰好與絕緣彈性板碰撞兩次后從x軸上的某一位置返回到x軸的上方(帶電小球與彈性板碰撞時(shí),既無電荷轉(zhuǎn)移,也無能最損失,并且入射方向和反射方向的關(guān)系類似光的反射),然后恰能勻速直線運(yùn)動(dòng)至y軸上的A(0,L)位置,:彈性板的最小長(zhǎng)度及帶電小球從A位置出發(fā)返回至A位置過程中所經(jīng)歷的時(shí)間.

【答案】:(1)小球帶負(fù)電, ,入射的速度大小為;
2)勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向豎直向下 E1
3;

【解析】1)小球在第一象限中的受力分析如圖所示,所以帶電小球的電性為負(fù)電,

mg=qE1tan60°

又:qE1=qvB1cos60°
即:
2)小球若在x軸下方的磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),必須使得電場(chǎng)力與重力二力平衡,即應(yīng)施加一豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng),
且電場(chǎng)強(qiáng)度大小滿足:qE=mg
E=E1
3)要想讓小球恰好與彈性板發(fā)生兩次碰撞,并且碰撞后返回x軸上方空間勻速運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn),則其軌跡應(yīng)該如圖所示,且由幾何關(guān)系可知:3PD=2ON

聯(lián)立上述方程解得:PD=DN=L;R=

L
設(shè)在x軸下方的磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,則滿足:qvB=m;
N點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的時(shí)間為:

聯(lián)立上式解得:
由幾何關(guān)系可知: =cos60°
在第一象限運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t1和第二象限中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t2相等,且:
所以帶電小球從A點(diǎn)出發(fā)至回到A點(diǎn)的過程中所經(jīng)歷的總時(shí)間為:t=t+t1+t2
聯(lián)立上述方程解得:

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí),某老師對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn),其實(shí)驗(yàn)操作如下:

如圖1所示,先將沙和沙桶通過滑輪懸掛于小車一端,調(diào)節(jié)平板的傾角θ,使小車沿斜面向下做勻速直線運(yùn)動(dòng),測(cè)出沙和沙桶的總質(zhì)量m;

保持平板傾角θ不變,去掉沙和沙桶,小車即在平板上沿斜面向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng),通過紙帶測(cè)量其加速度a;

保持小車質(zhì)量M不變,多次改變沙和沙桶的總質(zhì)量m,每次重復(fù)①②兩步操作,得到小車加速度與合力的關(guān)系;

多次改變小車的質(zhì)量,進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟僮,得到小車加速度和質(zhì)量的關(guān)系.

(1)在上述實(shí)驗(yàn)操作過程中,以下說法正確的是_______

A.可以用電池盒給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器供電

B.應(yīng)在小車開始運(yùn)動(dòng)后再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源

C.要保持細(xì)繩與平板平行

D.應(yīng)讓小車從靠近定滑輪處開始運(yùn)動(dòng)

(2)在操作中若打了一條如圖2所示的紙帶,已知紙帶左端為連接小車處,則應(yīng)將平板的傾角適當(dāng)_______(選填增大減小)些;

(3)在操作中,小車所受的合力大小等于_______(用題中所給定的字母以及重力加速度g表示);

(4)在本實(shí)驗(yàn)中_______(選填需要不需要)滿足沙和沙桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量;在操作中,每次改變小車質(zhì)量后,_______(選填需要不需要)重新調(diào)節(jié)平板的傾角.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)原來靜止的碳14原子核,它放射出的粒子與反沖核的徑跡是兩個(gè)內(nèi)切的圓,兩圓的直徑之比為71,如圖所示,那么碳14的衰變方程為

A. B.

C. D.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】伽利略為了研究自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,將落體實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為著名的斜面實(shí)驗(yàn),如圖所示,對(duì)于這個(gè)研究過程,下列說法正確的是( 。

A. 斜面實(shí)驗(yàn)放大了重力的作用,便于測(cè)量小球運(yùn)動(dòng)的路程

B. 斜面實(shí)驗(yàn)沖淡了重力的作用,便于運(yùn)動(dòng)速度的測(cè)量

C. 通過對(duì)斜面實(shí)驗(yàn)的觀察與計(jì)算,直接得到自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律

D. 根據(jù)斜面實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行合理的外推,得到自由落體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,一價(jià)氫離子()和二價(jià)氦離子()的混合體,經(jīng)同一加速電場(chǎng)U1同時(shí)加速后,垂直射入同一偏轉(zhuǎn)U2電場(chǎng)中,偏轉(zhuǎn)后,打在同一熒光屏上,(不計(jì)它們之間的作用力和重力)則它們( 

A. 同時(shí)到達(dá)屏上同一點(diǎn) B. 先后到達(dá)屏上同一點(diǎn)

C. 同時(shí)到達(dá)屏上不同點(diǎn) D. 先后到達(dá)屏上不同點(diǎn)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】(多選)如圖所示,一斜面的傾角為,現(xiàn)將一質(zhì)量為的物塊置于斜面上并與斜面固定在一起,現(xiàn)在斜面以下列選項(xiàng)中的不同運(yùn)動(dòng)方式運(yùn)動(dòng)的時(shí)候,說法正確的是

A. 當(dāng)斜面向右勻速移動(dòng)距離時(shí),則斜面對(duì)物塊做了功

B. 當(dāng)斜面向上勻速移動(dòng)距離時(shí),則斜面對(duì)物塊做功為

C. 若斜面向左以加速度移動(dòng)距離,則斜面對(duì)物塊做功為

D. 若斜面向下以加速度移動(dòng)距離,則斜面對(duì)物塊做功為

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】(多選)如圖所示,質(zhì)量均為m的物體A、BC放在光滑水平面上并用細(xì)繩a、b連接,將拉力F作用在A上,可以使三物體一起在水平面上運(yùn)動(dòng),若在B上放一個(gè)質(zhì)量為m0的小物體D后,還是將拉力F作用在A上,D可以隨B一起運(yùn)動(dòng)而不掉下來,則下列說法中正確的是

A. 細(xì)繩a上增大的拉力一定等于細(xì)繩b上減小的拉力

B. 細(xì)繩a上減小的拉力一定等于細(xì)繩b上增大的拉力

C. 細(xì)繩a上的拉力變化前后的比值只與拉力F的大小有關(guān),與各物體的質(zhì)量大小無關(guān)

D. 細(xì)繩a上的拉力變化前后的比值與拉力F的大小無關(guān),只與各物體的質(zhì)量大小有關(guān)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】甲、乙兩汽車均以20m/s的速度在公路上沿同方向正常行駛,乙車因遇到突發(fā)事件需緊急停車,其剎車時(shí)的加速度為10m/s2,停下1分鐘后,又以5m/s2的加速度啟動(dòng)到正常行駛速度,則乙車因停車而延誤的時(shí)間和因停車而落后甲車的距離是( )

A. 60s 1200m B. 63s 1260m C. 66s 1320m D. 66s 1200m

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,空間有一正三棱錐OABC,點(diǎn)A'、B'、C'分別是三條棱的中點(diǎn)。現(xiàn)在頂點(diǎn)O處固定一正點(diǎn)電荷,下列說法中正確的是( )

A. A'、B'、C'三點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同

B. ABC所在平面為等勢(shì)面

C. 將一正試探電荷從 A'點(diǎn)沿直線 移到B',靜電力對(duì)該試探電荷先做正功后做負(fù)功

D. A'點(diǎn)的電勢(shì)為,A點(diǎn)的電勢(shì)為 ,則AA'連線中點(diǎn)D處的電勢(shì)一定小于

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