（18分）如圖15所示，水平地面上方分布著水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小為E，一個(gè)彎成圓周的環(huán)狀絕緣硬質(zhì)細(xì)管AB豎直固定在勻強(qiáng)電場(chǎng)中。環(huán)的半徑R=0.30m，離水平面地面的距離為h=0.2m，一帶正電的小球從管的上端口A處?kù)o止釋放，小球大小略小于管的直徑，它與管間摩擦不計(jì)，小球在電場(chǎng)中受到的電場(chǎng)力大小為重力的一半。（g=10m/s2）求：

（1）小球運(yùn)動(dòng)到管口B時(shí)的速度大小；

（2）小球著地點(diǎn)與管的下端口B的水平距離；

（3）若使帶電小球離開(kāi)環(huán)B點(diǎn)瞬間，突然撤去勻強(qiáng)電場(chǎng)，為了使帶電小球向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，可以加垂直紙面方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，試求磁場(chǎng)的方向以及磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和原勻強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)度E的比。

解：（1）在小球A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中，只有重力和電場(chǎng)力做功。

由動(dòng)能定理有：  ①    由題意可知面        ②

 

聯(lián)立①②式解得：  ③        代入數(shù)據(jù)可得：  ④  

（2）小球離開(kāi)B點(diǎn)后，設(shè)水平方向的加速度為，位移為s，在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，

水平方向有：  ⑤        ⑥        豎直方向有：   ⑦          

 聯(lián)立③⑤⑥⑦式得     ⑧         代入數(shù)據(jù)可得：s=0.7m 

（3）為了滿(mǎn)足題意，只有加方向?yàn)榇怪奔埫嫦蚶锏膭驈?qiáng)磁場(chǎng)時(shí)才行。當(dāng)洛侖茲力和重力平衡時(shí)，帶電小球才可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)。

故       ⑨                由于     ⑩    

聯(lián)立④⑨⑩式得             

 

 


練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

如圖甲所示，水平地面上的P點(diǎn)有一質(zhì)量m=1.0kg的滑塊，一輕彈簧左端固定在墻面，右端與滑塊接觸（不粘連），彈簧處于原長(zhǎng)．現(xiàn)推動(dòng)滑塊將彈簧壓縮到Q點(diǎn)，PQ間的距離△x=0.40m．t=0時(shí)刻釋放滑塊，利用速度傳感器描繪出滑塊的速度-時(shí)間圖象如圖乙中的Oabc所示，其中Oab段為曲線，bc段為直線．Od是速度圖象上O點(diǎn)的切線．取g=10m/s2．求：
（1）滑塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ；
（2）彈簧的勁度系數(shù)k．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

（2013?合肥模擬）如圖甲所示，水平地面上有一靜止平板車(chē)，車(chē)上放一物 塊，物塊與平板車(chē)表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，t=0時(shí)，車(chē)受水芊外力作用開(kāi)始沿水平面做直線運(yùn)動(dòng)，其v-t 圖象如圖乙所示t=12s后車(chē)靜止不動(dòng)．平板車(chē)足夠 長(zhǎng)，物塊不會(huì)從車(chē)上掉下，g取10m/s2．關(guān)于物塊的運(yùn)動(dòng)，以下描述正確的是（　�。�

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科目：高中物理 來(lái)源：2009年北京市宣武區(qū)高三年級(jí)二模考試、物理 題型：038

如圖1所示，水平地面上有一輛小車(chē)，車(chē)上固定一個(gè)豎直光滑絕緣管，管的底部有一質(zhì)量m＝0.2 g，電荷量q＝＋8×10－5 C的小球，小球的直徑比管的內(nèi)徑略�。诠芸谒谒矫鍹N的下方存在著垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度B1＝15 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，MN面的上方還存在著豎直向上、場(chǎng)強(qiáng)E＝25 V/m的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度B2＝5 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．現(xiàn)讓小車(chē)始終保持v＝2 m/s的速度勻速向右運(yùn)動(dòng)，以帶電小球剛經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)的邊界PQ為計(jì)時(shí)的起點(diǎn)，用力傳感器測(cè)得小球在管內(nèi)運(yùn)動(dòng)的這段時(shí)間，小球?qū)軅?cè)壁的彈力FN隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖2所示．g取10 m/s2，不計(jì)空氣阻力．求：

(1)小球進(jìn)入磁場(chǎng)B1時(shí)加速度a的大��；

(2)小球出管口時(shí)(t＝1 s)對(duì)管側(cè)壁的彈力FN；

(3)小球離開(kāi)管口之后再次經(jīng)過(guò)水平面MN時(shí)距管口的距離Δx

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科目：高中物理 來(lái)源：江西省南昌市八一中學(xué)2011屆高三12月月考物理試題 題型：038

如圖甲所示，水平地面上有一輛固定有豎直光滑絕緣管的小車(chē)，管的底部有一質(zhì)量m＝0.2 g、電荷量q＝＋8×10－5 C的小球，小球的直徑比管的內(nèi)徑略�。诠芸谒谒矫鍹N的下方存在著垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度B1＝15 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，MN面的上方還存在著豎直向上、場(chǎng)強(qiáng)E＝25 V/m的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度B2＝5 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．現(xiàn)讓小車(chē)始終保持v＝2 m/s的速度勻速向右運(yùn)動(dòng)，以帶電小球剛經(jīng)過(guò)場(chǎng)的邊界PQ為計(jì)時(shí)的起點(diǎn)，測(cè)得小球?qū)軅?cè)壁的彈力FN隨高度h變化的關(guān)系如圖乙所示．g取10 m/s2，不計(jì)空氣阻力．求：

(1)小球剛進(jìn)入磁場(chǎng)B1時(shí)的加速度大��；

(2)絕緣管的長(zhǎng)L；

(3)小球離開(kāi)管后再次經(jīng)過(guò)水平面MN時(shí)距管口的距離Δx．

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科目：高中物理 來(lái)源：遼寧省鐵嶺六校2011屆高三上學(xué)期第三次聯(lián)考物理試題 題型：038

如圖甲所示，水平地面上有一輛小車(chē)，小車(chē)上固定有豎直光滑絕緣管，管長(zhǎng)為L，管內(nèi)底部有一質(zhì)量m＝0.2 g，電荷量q＝＋8×10－5 C的小球，小球的直徑比管的內(nèi)徑略�。诠芸谒谒矫�MN的下方存在著垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度B1＝15 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，MN面上方存在著垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度B2＝15 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，MN上下的整個(gè)區(qū)域還存在著豎直向上、場(chǎng)強(qiáng)E＝25 V/m的勻強(qiáng)電場(chǎng)．現(xiàn)讓小車(chē)始終保持v＝2 m/s的速度勻速向右運(yùn)動(dòng)，以帶電小球剛經(jīng)過(guò)場(chǎng)的邊界PQ為計(jì)時(shí)的起點(diǎn)，測(cè)得小球?qū)軅?cè)壁的彈力FN隨小球到管底的高度h的變化關(guān)系如圖乙所示．g取10 m/s2，不計(jì)空氣阻力．求：

(1)小球剛進(jìn)入磁場(chǎng)B1時(shí)的加速度大小a；

(2)絕緣管的長(zhǎng)度L；

(3)小球離開(kāi)管后每次經(jīng)過(guò)水平面MN時(shí)小球距管口的距離Δx．

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