如圖所示，在光滑絕緣水平面上有直角坐標(biāo)系xoy，將半徑為R=0.4m，內(nèi)徑很小、內(nèi)壁光滑、管壁極薄的圓弧形絕緣管AB水平固定在第二象限內(nèi)，它的A端和圓心都在y軸上，B端在x軸上，與y軸負(fù)方向夾角θ=60º。在坐標(biāo)系的第一、四象限不同區(qū)域內(nèi)存在著四個(gè)垂直于水平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)， a、b、c為磁場(chǎng)的理想分界線，它們的直線方程分別為；在a、b所圍的區(qū)域Ⅰ和b、c所圍的區(qū)域Ⅱ內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為、，第一、四象限其它區(qū)域內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度均為。當(dāng)一質(zhì)量m =1.2×10﹣5、電荷量q =1.0×10﹣6C，直徑略小于絕緣管內(nèi)徑的帶正電小球，自絕緣管A端以v =2.0×10﹣2 m/s的速度垂直y軸射入管中，在以后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，小球能垂直通過(guò)c、a，并又能以垂直于y軸的速度進(jìn)入絕緣管而做周期性運(yùn)動(dòng)。求：
（1）的大小和方向；
（2）、的大小和方向；
（3）在運(yùn)動(dòng)的一個(gè)周期內(nèi)，小球在經(jīng)過(guò)第一、四象限的過(guò)程中，在區(qū)域Ⅰ、Ⅱ內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間與在區(qū)域Ⅰ、Ⅱ外運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比。 
（1）T 方向垂直水平面向下（2） （3）
（1）小球在第一象限過(guò)a做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)
由牛頓第二定律有：       （2分）
解得：         ①
代入數(shù)據(jù)得：T        （2分）
由左手定則知方向垂直水平面向下.（2分）

（2）要使小球不停的做周期性運(yùn)動(dòng)，則區(qū)域Ⅰ、Ⅱ內(nèi)小球運(yùn)動(dòng)的半徑應(yīng)相等，區(qū)域Ⅰ、Ⅱ的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)等大反向，的方向?yàn)榇怪彼矫嫦蛳拢?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824134007208337.png" style="vertical-align:middle;" />的方向?yàn)榇怪彼矫嫦蛏?nbsp;                  （2分）
小球做周期性運(yùn)動(dòng)的徑跡如圖甲.
設(shè)在區(qū)域Ⅱ、Ⅰ內(nèi)小球的圓心為、，小球圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為，偏轉(zhuǎn)角為，如圖乙所示.
由幾何知識(shí)知：②（1分）

     ③（1分）
             ④（1分）
解②③④得          ⑤（2分）
                      （2分）
                    ⑥（1分）
解④⑤得            
則有：  （2分）
（3）由知：
小球在第4象限過(guò)c以前做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)間為        ⑦（2分）
小球在區(qū)域Ⅰ、區(qū)域Ⅱ做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)間共為        ⑧（1分）
小球在第1象限區(qū)域Ⅰ以上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)間為      ⑨（1分）
設(shè)在運(yùn)動(dòng)的一個(gè)周期內(nèi)，小球在通過(guò)第一、四象限的過(guò)程中，在區(qū)域Ⅰ、Ⅱ內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間與在區(qū)域Ⅰ、Ⅱ外時(shí)間之比為 則                    ⑩
解⑤⑥⑦⑧⑨⑩得             （2分）
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：單選題

如圖4所示，相距為d的水平金屬板M、N的左側(cè)有一對(duì)豎直金屬板P、Q，板P上的小孔S正對(duì)板Q上的小孔O，M、N間有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在小孔S處有一帶負(fù)電粒子，其重力和初速度均不計(jì)，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片在AB的中點(diǎn)時(shí)，帶負(fù)電粒子恰能在M、N間做直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片滑到A點(diǎn)后      (　　)
A．粒子在M、N間運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，動(dòng)能一定不變
B．粒子在M、N間運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，動(dòng)能一定增大
C．粒子在M、N間運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，動(dòng)能一定減小
D．以上說(shuō)法都不對(duì)

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：單選題

如圖所示，真空中存在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)和水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的物體以速度v在豎直平面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是
A．電場(chǎng)強(qiáng)度為B．物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒
C．物體逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)D．磁感應(yīng)強(qiáng)度為

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖所示，水平金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定于同一豎直平面上，高度差為3L，左端與水平放置的平行極板相連接，長(zhǎng)方形區(qū)域Ⅰ、區(qū)域Ⅱ存在垂直導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩磁場(chǎng)區(qū)域的寬度分別為L(zhǎng)、2L，Ⅱ區(qū)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小是Ⅰ區(qū)的3倍. 金屬桿CD在外力作用下能保持豎直狀態(tài)，緊貼導(dǎo)軌勻速滑行，且與導(dǎo)軌接觸良好. 當(dāng)CD桿以2v0的速度水平向右進(jìn)入Ⅰ區(qū)的磁場(chǎng)時(shí)，兩極板中有一質(zhì)量為m的帶電油滴恰能平衡. 現(xiàn)讓CD桿以v0的速度勻速通過(guò)兩個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域，桿剛進(jìn)入Ⅰ區(qū)的磁場(chǎng)時(shí)，釋放油滴，如果只考慮CD桿在兩磁場(chǎng)區(qū)的過(guò)程，設(shè)油滴不會(huì)落到極板上，重力加速度為g. 求全過(guò)程：

（1）油滴能達(dá)到的最大速度vm；（2）電場(chǎng)力對(duì)油滴做的功W.

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖所示，在豎直平面內(nèi)，虛線MO與水平線PQ相交于0，二者夾角θ=30°，在MOP范圍內(nèi)存在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，MOQ上方的某個(gè)區(qū)域有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，0點(diǎn)處在磁場(chǎng)的邊界上，現(xiàn)有一群質(zhì)量為m、電量為+q的帶電粒子在紙面內(nèi)以速度v（0<v≤）垂直于MO從O點(diǎn)射入磁場(chǎng)，所有粒子通過(guò)直線MO時(shí)，速度方向均平行于PQ向左，不計(jì)粒子的重力和粒子間的相互作用力。求：

（1）速度最大的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；
（2）速度最大的粒子打在水平線POQ上的位置離O點(diǎn)的距離；
（3）磁場(chǎng)區(qū)域的最小面積。

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

某儀器用電場(chǎng)和磁場(chǎng)來(lái)控制電子在材料表面上方的運(yùn)動(dòng)，如圖所示，材料表面上方矩形區(qū)域PP′N(xiāo)′N(xiāo)充滿豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)寬為d；矩形區(qū)域NN′M′M充滿垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，長(zhǎng)為3s，寬為s；NN′為磁場(chǎng)與電場(chǎng)之間的薄隔離層。一個(gè)電荷量為e、質(zhì)量為m、初速為零的電子，從P點(diǎn)開(kāi)始被電場(chǎng)加速經(jīng)隔離層垂直進(jìn)入磁場(chǎng)，電子每次穿越隔離層，時(shí)間極短、運(yùn)動(dòng)方向不變，其動(dòng)能損失是每次穿越前動(dòng)能的10%，最后電子僅能從磁場(chǎng)邊界M′N(xiāo)′飛出。不計(jì)電子所受重力。

（1）控制電子在材料表面上方運(yùn)動(dòng)，最大的電場(chǎng)強(qiáng)度為多少？
（2）若電子以上述最大電場(chǎng)加速，經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間將第三次穿越隔離層？
（3）A是M′N(xiāo)′的中點(diǎn)，若要使電子在A、M′間垂直于AM′飛出，求電子在磁場(chǎng)區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖甲所示，空間Ⅰ區(qū)域存在方向垂直紙面向里的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，左右邊界線MN與PQ相互平行，MN右側(cè)空間Ⅱ區(qū)域存在一周期性變化的勻強(qiáng)電場(chǎng)，方向沿紙面垂直MN邊界，電場(chǎng)強(qiáng)度的變化規(guī)律如圖乙所示（規(guī)定向左為電場(chǎng)的正方向）．一質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子，在t=0時(shí)刻從電場(chǎng)中A點(diǎn)由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，粒子重力不計(jì)．
（1）若場(chǎng)強(qiáng)大小E1=E2=E，A點(diǎn)到MN的距離為L(zhǎng)，為使粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度最大，交變電場(chǎng)變化周期的最小值T0應(yīng)為多少？粒子的最大速度v0為多大？
（2）設(shè)磁場(chǎng)寬度為d，改變磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小，使粒子以速度v1進(jìn)入磁場(chǎng)后都能從磁場(chǎng)左邊界PQ穿出，求磁感應(yīng)強(qiáng)度B滿足的條件及該粒子穿過(guò)磁場(chǎng)時(shí)間t的范圍．
（3）若電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小E1=2E0，E2=E0，電場(chǎng)變化周期為T(mén)，t=0時(shí)刻從電場(chǎng)中A點(diǎn)釋放的粒子經(jīng)過(guò)n個(gè)周期正好到達(dá)MN邊界，假定磁場(chǎng)足夠?qū)�，粒子�?jīng)過(guò)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后又回到電場(chǎng)中，向右運(yùn)動(dòng)的最大距離和A點(diǎn)到MN的距離相等．求粒子到達(dá)MN時(shí)的速度大小v和勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B．

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

在水平光滑的絕緣桌面內(nèi)建立如圖所示的直角坐標(biāo)系xOy，將第1、II象限稱(chēng)為區(qū)域一，第Ⅲ、Ⅳ象限稱(chēng)為區(qū)域二，其中一個(gè)區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)電場(chǎng)，另一個(gè)區(qū)域內(nèi)有大小為2×10-2T、方向垂直桌面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，把一個(gè)比荷為 C／kg的正電荷從坐標(biāo)為（0，-1）的A點(diǎn)處由靜止釋放，電荷以一定的速度從坐標(biāo)為（1，0）的C點(diǎn)第一次經(jīng)x軸進(jìn)入?yún)^(qū)域一，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，從坐標(biāo)原點(diǎn)O再次回到區(qū)域二．

（1）指出哪個(gè)區(qū)域存在電場(chǎng)、哪個(gè)區(qū)域存在磁場(chǎng)，以及電場(chǎng)和磁場(chǎng)的方向．
（2）求電場(chǎng)強(qiáng)度的大�。�
（3）求電荷第三次經(jīng)過(guò)x軸的位置．

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖所示，空間存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)E和垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，一個(gè)質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的小球套在不光滑的足夠長(zhǎng)的豎直絕緣桿上，從靜止開(kāi)始下滑。已知滑動(dòng)摩擦系數(shù)為μ.

(1)求下滑過(guò)程中小球具有的最大加速度am，并求此時(shí)的速度v?
(2)求下滑過(guò)程中小球具有的最大速度vm?

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