如圖所示，在豎直平面內(nèi)建立xOy直角坐標(biāo)系，Oy表示豎直向上的方向。已知該平面內(nèi)存在沿x軸負(fù)方向的區(qū)域足夠大的勻強(qiáng)電場(chǎng)，現(xiàn)有一個(gè)帶電量為2.5×10-4C，質(zhì)量為0.5kg 的小球從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿y軸正方向以一定的初速度豎直向上拋出，它到達(dá)的最高點(diǎn)位置為圖中的Q點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，g取10 m/s2。試分析求解：

(1) 小球帶何種電荷；
(2) 該勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大��；
(3) 小球從O點(diǎn)拋出到落回x軸的過(guò)程中電勢(shì)能的改變量；
(4) 小球落回x軸時(shí)的動(dòng)能。

（1）負(fù)電（2）104V/m（3）電勢(shì)能減少了16J（4）32J

解析試題分析：（1）小球帶負(fù)電。
（2）小球在y軸方向上做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)小球到達(dá)最高點(diǎn)所用的時(shí)間為t1，上升的高度為h，電場(chǎng)強(qiáng)度為E

在x軸方向上，小球做勻加速運(yùn)動(dòng)，水平方向上的位移
小球的加速度a

聯(lián)立以上各式，根據(jù)圖像的數(shù)據(jù)可得，電場(chǎng)強(qiáng)度E=104V/m
（3）小球在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中總時(shí)間t2=2t1
小球在x軸運(yùn)動(dòng)的位移 
電場(chǎng)力做的功 
聯(lián)立以上各式可得 W=16J
在整個(gè)過(guò)程中小球的電勢(shì)能減少了16J
（4）小球拋出時(shí)的速度v0 

v0=8m/s
小球落回拋出點(diǎn)時(shí)沿x軸方向的速度v‘

v‘=8m/s
小球落回x軸的動(dòng)能 =32J
考點(diǎn)：帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 功能關(guān)系 動(dòng)能定理

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：單選題

游樂(lè)園中，游客乘坐能加速或減速運(yùn)動(dòng)的升降機(jī)，可以體會(huì)超重或失重的感覺(jué)。下列描述正確的是（     ）

A．當(dāng)升降機(jī)加速上升時(shí)，游客是處在失重狀態(tài)
B．當(dāng)升降機(jī)減速下降時(shí)，游客是處在超重狀態(tài)
C．當(dāng)升降機(jī)減速上升時(shí)，游客是處在失重狀態(tài)
D．當(dāng)升降機(jī)加速下降時(shí)，游客是處在超重狀態(tài)

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

如圖所示，在y＞0的空間中存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)沿y軸負(fù)方向；在y＜0的空間中，存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直xOy平面向外．一電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電的運(yùn)動(dòng)粒子，經(jīng)過(guò)y軸上y＝b處的點(diǎn)P1時(shí)速率為v0，方向沿x軸正方向；然后，經(jīng)過(guò)x軸上x(chóng)＝2b處的P2點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)，并經(jīng)過(guò)y軸上y＝－2b處的P3點(diǎn)，不計(jì)粒子重力．求：

(1)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小；
(2)粒子到達(dá)P2時(shí)速度的大小和方向；
(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大�。�

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

abcd是質(zhì)量為m，長(zhǎng)和寬分別為b和l的矩形金屬線框，有靜止沿兩條平行光滑的傾斜軌道下滑，軌道平面與水平面成θ角。efmn為一矩形磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向豎直向上。已知da=an=ne=b，線框的cd邊剛要離開(kāi)磁區(qū)時(shí)的瞬時(shí)速度為v，整個(gè)線框的電阻為R，試用題中給出的物理量（m、b、l、B、θ、v、R）表述下列物理量。

（1）ab剛進(jìn)入磁區(qū)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；
（2）此時(shí)線框的加速度；
（3）線框下滑中共產(chǎn)生的熱量。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（17分）如圖甲所示，兩平行金屬板接有如圖乙所示隨時(shí)間t變化的電壓U，兩板間電場(chǎng)可看作均勻的，且兩板外無(wú)電場(chǎng)，板長(zhǎng)L="0.2" m，板間距離d="0.2" m。在金屬板右側(cè)有一邊界為MN的區(qū)域足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，MN與兩板中線OO′垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=5×10-3T，方向垂直紙面向里．現(xiàn)有帶正電的粒子流沿兩板中線OO′連續(xù)射入電場(chǎng)中，已知每個(gè)粒子速度v0=105 m/s，比荷q/m=108 C/kg，重力忽略不計(jì)，在每個(gè)粒子通過(guò)電場(chǎng)區(qū)域的極短時(shí)間內(nèi)，電場(chǎng)可視作是恒定不變的．

（1）試求帶電粒子射出電場(chǎng)時(shí)的最大速度;
（2）證明：在任意時(shí)刻從電場(chǎng)射出的帶電粒子，進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)在MN上的入射點(diǎn)和在MN上出射點(diǎn)的距離為定值，寫(xiě)出該距離的表達(dá)式;
（3）從電場(chǎng)射出的帶電粒子，進(jìn)入磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后又射出磁場(chǎng)，求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間和最短時(shí)間．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

如圖甲所示，一正方形金屬線框位于有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)，線框的右邊緊貼著邊界．t＝0時(shí)刻對(duì)線框施加一水平向右的外力F，讓線框從靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)時(shí)間t0穿出磁場(chǎng)．圖乙所示為外力F隨時(shí)間t變化的圖象．若線框質(zhì)量為m、電阻R及圖象中的F0、t0均為已知量，則根據(jù)上述條件，請(qǐng)你推出：

(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的表達(dá)式；
(2)線框左邊剛離開(kāi)磁場(chǎng)前瞬間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E的表達(dá)式．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

如右圖甲所示,間距為d的平行金屬板MN與一對(duì)光滑的平行導(dǎo)軌相連,平行導(dǎo)軌間距L=d/2，一根導(dǎo)體棒ab以一定的初速度向右勻速運(yùn)動(dòng)，棒的右側(cè)存在一個(gè)垂直紙面向里，大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。棒進(jìn)入磁場(chǎng)的同時(shí)，粒子源P釋放一個(gè)初速度為0的帶電粒子，已知帶電粒子質(zhì)量為m,電量為q.粒子能從N板加速到M板，并從M板上的一個(gè)小孔穿出。在板的上方，有一個(gè)環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在大小也為B，垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。已知外圓半徑為2d， 里圓半徑為d.兩圓的圓心與小孔重合（粒子重力不計(jì)）

（1）判斷帶電粒子的正負(fù)，并求當(dāng)ab棒的速度為v0時(shí)，粒子到達(dá)M板的速度v；
（2）若要求粒子不能從外圓邊界飛出，則v0的取值范圍是多少？
（3）若棒ab的速度v0只能是，則為使粒子不從外圓飛出，則可以控制導(dǎo)軌區(qū)域磁場(chǎng)的寬度S（如圖乙所示），那該磁場(chǎng)寬度S應(yīng)控制在多少范圍內(nèi)

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

許多儀器中可利用磁場(chǎng)控制帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡。如圖所示的真空環(huán)境中，有一半徑r=0.05m的圓形區(qū)域內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其右側(cè)相距d=0.06m處有一足夠大的豎直屏。從S處不斷有比荷=108C/kg的帶正電粒子以速度v=2×106m/s沿SQ方向射出，經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域后打在屏上。不計(jì)粒子重力，求：

（1）粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑；
（2）繞通過(guò)P點(diǎn)垂直紙面的軸，將該圓形磁場(chǎng)區(qū)域逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)90°的過(guò)程中，粒子在屏上能打到的范圍。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：單選題

邊長(zhǎng)為a的閉合金屬正三角形框架，完全處于垂直于框架平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，現(xiàn)把框架勻速拉出磁場(chǎng)，如圖所示，則下列圖象規(guī)律與這一過(guò)程相符合的是(　　)

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