（12分）如圖所示，水平地面上有一輛固定有豎直光滑絕緣管的小車，管的底部有一質量m=0.2g、電荷量q=8×10-5C的小球，小球的直徑比管的內徑略�。诠芸谒谒矫鍹N的下方存在著垂直紙面向里、磁感應強度B1= 15T的勻強磁場，MN面的上方還存在著豎直向上、場強E=25V/m的勻強電場和垂直紙面向外、磁感應強度B2=5T的勻強磁場．現(xiàn)讓小車始終保持v=2m/s的速度勻速向右運動，以帶電小球剛經(jīng)過場的邊界PQ為計時的起點，測得小球對管側壁的彈力FN隨高度h變化的關系如圖所示．g取10m/s2，不計空氣阻力．求：

（1）小球剛進入磁場B1時的加速度大小a；
（2）絕緣管的長度L；
（3）小球離開管后再次經(jīng)過水平面MN時距管口的距離

（1）2m/s2（2）1m（3）（）m

解析試題分析：（1）以小球為研究對象，豎直方向小球受重力和恒定的洛倫茲力f1，故小球在管中豎直方向做勻加速直線運動，加速度設為a，由牛頓第二定律 而 
得
（2）由小球對管側壁的彈力FN隨高度h變化的圖象知，在小球運動到管口時，F(xiàn)N＝2.4×10－3N，設v1為小球豎直分速度及由v1使小球受到的洛倫茲力，則 
由水平方向平衡知,即
解得 
由豎著方向小球做勻加速直線運動得=1m
（3）小球離開管口進入復合場，其中qE＝2×10－3N，mg＝2×10－3N．

故電場力與重力平衡，小球在復合場中做勻速圓周運動，合速度與MN成45°角，m/s軌道半徑為R，此時洛倫茲力充當向心力 得
小球離開管口開始計時，到再次經(jīng)過
MN所通過的水平距離由幾何關系得
對應時間
小車運動距離為x2，m
故△x= x1- x2=（）m
考點：牛頓第二定律 洛倫茲力 電場力 勻加速直線運動規(guī)律 帶電粒子在復合場中的運動

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：單選題

如下圖所示，一個帶負電的滑環(huán)套在水平且足夠長的粗糙的絕緣桿上，整個裝置處于方向如圖所示的勻強磁場B中．現(xiàn)給滑環(huán)一個水平向右的瞬時速度，使其由靜止開始運動，則滑環(huán)在桿上的運動情況可能是(       )

A．始終做勻速運動
B．開始做減速運動，最后靜止于桿上
C．先做加速運動，最后做勻速運動
D．先做減速運動，最后做勻速運動

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（18分）如圖所示，在直角坐標系xOy平面的第Ⅱ象限內有半徑為R的圓O1分別與x軸、y軸相切于C（-R，0）、D（0，R） 兩點，圓O1內存在垂直于xOy平面向外的勻強磁場，磁感應強度為B．與y軸負方向平行的勻強電場左邊界與y軸重合，右邊界交x軸于G點，一帶正電的粒子A（重力不計）電荷量為q、質量為m，以某一速率垂直于x軸從C點射入磁場，經(jīng)磁場偏轉恰好從D點進入電場，最后從G點以與x軸正向夾角為45°的方向射出電場．求：

（1）OG之間的距離；
（2）該勻強電場的電場強度E；
（3）若另有一個與A的質量和電荷量相同、速率也相同的粒子A′，從C點沿與x軸負方向成30°角的方向射入磁場，則粒子A′再次回到x軸上某點時，該點的坐標值為多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（12分）如圖a所示，與水平方向成37°角的直線MN下方有與MN垂直向上的勻強電場，現(xiàn)將一重力不計、比荷的正電荷置于電場中的O點由靜止釋放，經(jīng)過后，電荷以v0=1．5×l04m/s的速度通過MN進入其上方的勻強磁場，磁場與紙面垂直，磁感應強度B按圖b所示規(guī)律周期性變化（圖b中磁場以垂直紙面向外為正，以電荷第一次通過MN時為t=0時刻）。求：

（1）勻強電場的電場強度E;
（2）圖b中時刻電荷與第一次通過MN的位置相距多遠；  （3）如果電荷第一次通過MN的位置到N點的距離d=68cm，在N點上方且垂直MN放置足夠大的擋板．求電荷從O點出發(fā)運動到擋板所需的時間。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（12分）如右圖所示，PQ是兩塊平行金屬板，上極板接電源正極，兩極板之間的電壓為U=1．2×104V，一帶負電的粒子通過P極板的小孔以速度v0=2．0×104m/s垂直金屬板飛入，通過Q極板上的小孔后，垂直AC邊經(jīng)中點O進入邊界為等腰直角三角形的勻強磁場中，磁感應強度為B=1．0T，邊界AC的長度為L=1．6m，粒子比荷=5×104C/kg，不計粒子的重力。求：

（1）粒子進入磁場時的速度大小；
（2）粒子經(jīng)過磁場邊界上的位置到B點的距離以及在磁場中的運動時間。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，兩個界面S1和S2互相平行，間距為d，將空間分為三個區(qū)域。Ⅰ和Ⅲ兩區(qū)域內有方向指向紙內的勻強磁場，磁感應強度分別為B1和B2。區(qū)域Ⅱ內是勻強電場E，方向從S1垂直指向S2。一質量為m、電量為-q的粒子（重力不計）以平行于電場線的初速度v0，從與S1相距為d/4的O點開始運動，為使該粒子沿圖中的軌跡運動（軌跡的兩個半圓的半徑相等）。求：

（1）磁感應強度B1:B2之比應是多少？
（2）場強E應滿足什么條件？

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，豎直放置的平行帶電導體板A、B和水平放置的平行帶電導體板C、D，B板上有一小孔，從小孔射出的帶電粒子剛好可從C、D板間左上角切入C、D板間電場，已知C、D板間距離為d，長為2d，  UAB=UCD=U>0，在C、D板右側存在有一個垂直向里的勻強磁場。質量為m，電量為q的帶正電粒子由靜止從A板釋放，沿直線運動至B板小孔后貼近C板進入C、D板間，最后能進入磁場中。帶電粒子的重力不計。求：

（1）帶電粒子從B板小孔射出時的速度大小v0;
（2）帶電粒子從C、D板射出時的速度v大小和方向；
（3）欲使帶電粒子不再返回至C、D板間，右側磁場的磁感應強度大小應該滿足什么條件？

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（15分）如圖所示，位于豎直平面內的坐標系xoy，在其第三象限空間有沿水平方向的、垂直于紙面向外的勻強磁場，磁感應強度大小為B="0." 5T，還有沿x軸負方向的勻強電場，場強大小為E= 2N/C。在其第一象限空間有沿y軸負方向的、場強大小也為E的勻強電場，并在y＞h=0.4m的區(qū)域有磁感應強度也為B的垂直于紙面向里的勻強磁場．一個帶電荷量為q的油滴從圖中第三象限的P點得到一初速度，恰好能沿PO作勻速直線運動（PO與x軸負方向的夾角為θ=45°），并從原點O進入第一象限．已知重力加速度g=10m/s2，問：

（1）油滴在第一象限運動時受到的重力、電場力、洛倫茲力三力的大小之比，并指出油滴帶何種電荷；
（2）油滴在P點得到的初速度大小；
（3）油滴在第一象限運動的時間以及油滴離開第一象限處的坐標值．

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（17分）如圖所示，串聯(lián)阻值為R的閉合電路中，邊長為L的正方形區(qū)域abcd存在一個方向垂直紙面向外、磁感應強度均勻增加且變化率為的勻強磁場，abcd的電阻值也為R，其他電阻不計．電阻兩端又向右并聯(lián)一個平行板電容器．在靠近M板處由靜止釋放一質量為m、電量為+q的帶電粒子（不計重力），經(jīng)過N板的小孔P進入一個垂直紙面向內、磁感應強度為B的圓形勻強磁場，已知該圓形勻強磁場的半徑為.求：

（1）電容器獲得的電壓；
（2）帶電粒子從小孔P射入勻強磁場時的速度；
（3）帶電粒子在圓形磁場中運動的軌道半徑和它離開磁場時的偏轉角．

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