如圖所示,勻強(qiáng)電場方向豎直向上,勻強(qiáng)磁場方向水平且垂直紙面向里,有兩個(gè)帶電小球a和b,a恰能在垂直于磁場方向的豎直平面內(nèi)做半徑r=0.8 m的勻速圓周運(yùn)動(dòng),b恰能以v=2 m/s的水平速度在垂直于磁場方向的豎直平面內(nèi)向右做勻速直線運(yùn)動(dòng).小球a、b質(zhì)量ma=10 g,mb=40 g,電荷量qa=1×10-2C,qb= 2×10-2C,g=10m/s2。求:

(1)小球a和b分別帶什么電?電場強(qiáng)度E與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大。

(2)小球a做勻速周周運(yùn)動(dòng)繞行方向是順時(shí)針還是逆時(shí)針?速度大小va是多大?

(3)設(shè)小球b的運(yùn)動(dòng)軌跡與小球a的運(yùn)動(dòng)軌跡的最低點(diǎn)相切,當(dāng)小球a運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)即切點(diǎn)時(shí)小球b也同時(shí)運(yùn)動(dòng)到切點(diǎn),a、b相碰后合為一體,設(shè)為c,在相碰結(jié)束的瞬間,c的加速度ac=?

 

【答案】

(1)小球a在互相垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),電場力和重力的合力為零,電場力方向向上,所以小球a帶正電,且有

mag=qaE··································································①

E=10 N / C································································②

小球b做勻速直線運(yùn)動(dòng),合力為零,帶正電,且有

mbg=qbvB+qbE·····························································③

B=5T·····································································④

(2)小球a做勻速圓周運(yùn)動(dòng)繞行方向是逆時(shí)針方向。

······························································⑤

va=4 m / s·································································⑥

(3)a、b相碰前速度方向相同,設(shè)碰后的共同速度為vc,則

ma va+mb v=(ma+mb) vc······················································⑦

vc=2.4 m / s································································⑧

由牛頓第二定律得

mcac=qcE+qc vcBme·····················································⑨

mc=ma+mb

qc=(qa+qb)

解得ac=3.2 m / s2··························································⑩

評(píng)分標(biāo)準(zhǔn):本題滿分18分。其中判斷a、b帶電性質(zhì)各1分,a繞行方向1分,①式2分,②式1分,③式2分,④式1分,⑤式2分,⑥式1分,⑦式2分,⑧式1分,⑨式2分,⑩式1分。

【解析】略

 

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

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精英家教網(wǎng)在某空間存在著水平向右的勻強(qiáng)電場和垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場,如圖所示,一段光滑且絕緣的圓弧軌道AC固定在紙面內(nèi),其圓心為O點(diǎn),半徑R=1.8m,OA連線在豎直方向上,AC弧對(duì)應(yīng)的圓心角θ=37°.今有一質(zhì)量m=3.6×10-4 kg、電荷量q=+9.0×10-4 C的帶電小球(可視為質(zhì)點(diǎn)),以v0=4.0m/s的初速度沿水平方向從A點(diǎn)射入圓弧軌道內(nèi),一段時(shí)間后從C點(diǎn)離開,小球離開C點(diǎn)后做勻速直線運(yùn)動(dòng).已知重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,不計(jì)空氣阻力,求:
(1)勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小E;
(2)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B;
(3)小球射入圓弧軌道后的瞬間對(duì)軌道的壓力.

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,在豎直方上的勻強(qiáng)電場中,一根不可伸長的絕緣細(xì)繩的一端系著一個(gè)帶電小球,另一端固定于O點(diǎn),小球在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),最高點(diǎn)為a,最低點(diǎn)為b.不計(jì)空氣阻力,則( 。
A、小球一定帶正電B、電場力跟重力平衡C、小球在從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過程中,電勢(shì)能一定增大D、小球在運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒

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科目:高中物理 來源:2012-2013學(xué)年山東濟(jì)寧市泗水一中高二12月質(zhì)量檢測(cè)物理試卷(帶解析) 題型:計(jì)算題

如圖所示,勻強(qiáng)電場區(qū)域和勻強(qiáng)磁場區(qū)域是緊鄰的,且寬度相等均為 d ,電場方向在紙平面內(nèi)豎直向下,而磁場方向垂直紙面向里.一帶正電粒子從 O 點(diǎn)以速度 v0沿垂直電場方向進(jìn)入電場,在電場力的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn),從 A 點(diǎn)離開電場進(jìn)入磁場,離開電場時(shí)帶電粒子在電場方向的位移為電場寬度的一半,當(dāng)粒子從C點(diǎn)穿出磁場時(shí)速度方向與進(jìn)入電場O點(diǎn)時(shí)的速度方一致,(帶電粒子重力不計(jì))求


(l)粒子從 C 點(diǎn)穿出磁場時(shí)的速度v;
(2)電場強(qiáng)度 E 和磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 的比值 E / B ;
(3)粒子在電、磁場中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間。

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如圖所示,勻強(qiáng)電場區(qū)域和勻強(qiáng)磁場區(qū)域是緊鄰的,且寬度相等均為 d ,電場方向在紙平面內(nèi)豎直向下,而磁場方向垂直紙面向里.一帶正電粒子從 O 點(diǎn)以速度 v0沿垂直電場方向進(jìn)入電場,在電場力的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn),從 A 點(diǎn)離開電場進(jìn)入磁場,離開電場時(shí)帶電粒子在電場方向的位移為電場寬度的一半,當(dāng)粒子從C點(diǎn)穿出磁場時(shí)速度方向與進(jìn)入電場O點(diǎn)時(shí)的速度方一致,(帶電粒子重力不計(jì))求
(l)粒子從 C 點(diǎn)穿出磁場時(shí)的速度v;
(2)電場強(qiáng)度 E 和磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 的比值 E / B ;
(3)粒子在電、磁場中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間。

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科目:高中物理 來源:2014屆山東濟(jì)寧市高二12月質(zhì)量檢測(cè)物理試卷(解析版) 題型:計(jì)算題

如圖所示,勻強(qiáng)電場區(qū)域和勻強(qiáng)磁場區(qū)域是緊鄰的,且寬度相等均為 d ,電場方向在紙平面內(nèi)豎直向下,而磁場方向垂直紙面向里.一帶正電粒子從 O 點(diǎn)以速度 v0 沿垂直電場方向進(jìn)入電場,在電場力的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn),從 A 點(diǎn)離開電場進(jìn)入磁場,離開電場時(shí)帶電粒子在電場方向的位移為電場寬度的一半,當(dāng)粒子從C點(diǎn)穿出磁場時(shí)速度方向與進(jìn)入電場O點(diǎn)時(shí)的速度方一致,(帶電粒子重力不計(jì))求

(l)粒子從 C 點(diǎn)穿出磁場時(shí)的速度v;

(2)電場強(qiáng)度 E 和磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 的比值 E / B ;

(3)粒子在電、磁場中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間。

 

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