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，長方形區(qū)域Ⅰ、區(qū)域Ⅱ存在垂直導(dǎo)軌平面的勻強磁場，兩磁場區(qū)域的寬度分別為L、2L，Ⅱ區(qū)磁感應(yīng)強度大小是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的速度水平向右進入Ⅰ區(qū)的磁場時，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的速度勻速通過兩個磁場區(qū)域，桿剛進入Ⅰ區(qū)的磁場時，釋放油滴，如果只考慮CD桿在兩磁場區(qū)的過程，設(shè)油滴不會落到極板上，重力加速度為g. 求全過程：

（1）油滴能達到的最大速度vm；（2）電場力對油滴做的功W.
（1）
（2）
（1）設(shè)Ⅰ區(qū)磁感應(yīng)強度為B，Ⅱ區(qū)磁感應(yīng)強度為3B
CD桿以2v0進入磁場Ⅰ區(qū)，則極板間電壓       （1分）
設(shè)極板間距為d，油滴帶電量為-q，受電場力、重力平衡    （1分）
CD桿以v0進入磁場Ⅰ區(qū)，極板電壓 
油滴向下做勻加速直線運動，時間 
 解得加速度                          （3分）
CD桿剛進入磁場Ⅱ區(qū)時，油滴達到最大速度         （2分）
（2）CD桿以v0進入磁場Ⅱ區(qū)，極板電壓 
油滴先向下做勻減速直線運動
 
解得加速度                                        （3分）
a1、a2大小相等，方向相反，所以相同時間t內(nèi)速度減為零，之后的時間t內(nèi)向上做勻加速直線運動，取向下為正方向，速度圖象如圖所示.

由圖知CD桿離開磁場Ⅱ區(qū)時，
速度                                         （1分）
全過程總位移 (向下)                           （2分）
全過程對油滴應(yīng)用動能定理，設(shè)電場力做功為W
                                         （3分）
解得                                       （2分）
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

一帶電質(zhì)點從圖中的A點豎直向上以速度v0射入一水平方向的勻強電場中，質(zhì)點運動到B點時，速度方向變?yōu)樗�，已知質(zhì)點質(zhì)量為m，帶電荷量為q，A、B間距離為L，且AB連線與水平方向成θ＝37°角，質(zhì)點到達B后繼續(xù)運動可到達與A點在同一水平面上的C點(未畫出)，則(　　)

A．質(zhì)點在B點的速度大小為v0
B．勻強電場的電場強度大小為
C．從A到C的過程中，帶電質(zhì)點的電勢能減小了mv
D．質(zhì)點在C點的加速度大小為g

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖11所示，在水平地面上方有正交的勻強電場和勻強磁場，勻強電場方向豎直向下，勻強磁場方向水平向里。現(xiàn)將一個帶正電的金屬小球從M點以初速度v0水平拋出，小球著地時的速度為v1，在空中的飛行時間為t1。若將磁場撤除，其它條件均不變，那么小球著地時的速度為v2，在空中飛行的時間為t2。小球所受空氣阻力可忽略不計，則關(guān)于v1和v2、t1和t2的大小比較，以下判斷正確的是（  ）
A．v1=v2B．v1＜v2C．t1＜t2D．t1＞t2

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

在如圖所示區(qū)域中，x軸上方有一勻強磁場，磁感應(yīng)強度的方向垂直紙面向里，大小為B，今有一質(zhì)子以速度v0由y軸上的A點沿y軸正方向射入磁場，質(zhì)子在磁場中運動一段時間以后從C點進入x軸下方的勻強電場區(qū)域中，在C點速度方向與x軸正方向夾角為450，該勻強電場的強度大小為E，方向與y軸夾角為θ=450且斜向左上方，已知質(zhì)子的質(zhì)量為m，電量為q，不計質(zhì)子的重力，磁場區(qū)域和電場區(qū)域足夠大，求：
(1) C點的坐標(biāo)。
(2) 質(zhì)子從A點出發(fā)到第三次穿越x軸時的運動時間。
(3) 質(zhì)子第四次穿越x軸時速度的大小及速度方向與電場E方向的夾角。(角度用反三角
函數(shù)表示)

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖所示，虛線上方有場強為E的勻強電場，方向豎直向下，虛線上下有磁感應(yīng)強度相同的勻強磁場，方向垂直紙面向外，ab是一根長為L的絕緣細桿，沿電場線放置在虛線上方的場中，b端在虛線上.將一套在桿上的帶正電的小球從a端由靜止釋放后，小球先做加速運動，后做勻速運動到達b端.已知小球與絕緣桿間的動摩擦因數(shù)μ=0.3，小球重力忽略不計，當(dāng)小球脫離桿進入虛線下方后，運動軌跡是半圓，圓的半徑是L/3，求帶電小球從a到b運動過程中克服摩擦力所做的功與電場力所做功的比值.

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖甲所示，圖的右側(cè)MN為一豎直放置的熒光屏，O為它的中點，OO′與熒光屏垂直，且長度為l。在MN的左側(cè)空間內(nèi)存在著方向水平向里的勻強電場，場強大小為E。乙圖是從甲圖的左邊去看熒光屏得到的平面圖，在熒光屏上以O(shè)為原點建立如圖的直角坐標(biāo)系。一細束質(zhì)量為m、電量為q的帶正電的粒子以相同的初速度v0從O′點沿O′O方向射入電場區(qū)域。粒子的重力和粒子間的相互作用都可忽略不計。

（1）若再在MN左側(cè)空間加一個勻強磁場，使得熒光屏上的亮點恰好位于原點O處，求這個磁場的磁感強度的大小和方向。
（2）如果磁感強度的大小保持不變，但把方向變?yōu)榕c電場方向相同，則熒光屏上的亮點位于圖中A點處，已知A點的縱坐標(biāo) , 求它的橫坐標(biāo)的數(shù)值。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

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)存在著四個垂直于水平面的勻強磁場， a、b、c為磁場的理想分界線，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)強度分別為、，第一、四象限其它區(qū)域內(nèi)磁感應(yīng)強度均為。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，在以后的運動過程中，小球能垂直通過c、a，并又能以垂直于y軸的速度進入絕緣管而做周期性運動。求：
（1）的大小和方向；
（2）、的大小和方向；
（3）在運動的一個周期內(nèi)，小球在經(jīng)過第一、四象限的過程中，在區(qū)域Ⅰ、Ⅱ內(nèi)運動的時間與在區(qū)域Ⅰ、Ⅱ外運動的時間之比。 

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖所示，在平行板電容器的兩板之間，存在相互垂直的勻強磁場和勻強電場，磁感應(yīng)強度B1=0.40T，方向垂直紙面向里，電場強度E=2.0×105V/m，PQ為板間中線．緊靠平行板右側(cè)邊緣xOy坐標(biāo)系的第一象限內(nèi)，有垂直紙面向外的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B2=0.25T，磁場邊界AO和y軸的夾角∠AOy=45°．一束帶電量q=8.0×10-19C的同位素正離子從P點射入平行板間，沿中線PQ做直線運動，穿出平行板后從y軸上坐標(biāo)為（0，0.2m）的Q點垂直y軸射入磁場區(qū)，離子通過x軸時的速度方向與x軸正方向夾角在45°~90°之間，不計離子重力，求：

（1）離子運動的速度為多大？
（2）x軸上被離子打中的區(qū)間范圍？
（3）離子從Q運動到x軸的最長時間？
（4）若只改變AOy區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強度大小，使離子都不能打到x軸上，磁感應(yīng)強度大小B2´應(yīng)滿足什么條件？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖所示是等離子體發(fā)電機的示意圖，平行金屬板間的勻強磁場的磁感應(yīng)強度B=0.5T，兩板間距離為0.2m，要使輸出電壓為220V，則
（1）確定上極板所帶電荷的電性
（2）求等離子體垂直射入磁場的速度大小

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同步練習(xí)冊答案