如圖所示,虛線 1l、l2將無重力場(chǎng)的空間分成三個(gè)區(qū)域, I 區(qū)內(nèi)存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng) E和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng) Bl , Ⅱ區(qū)內(nèi)以水平線 CO 為分界,上方存在著豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)E2,下方存在著豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)E3 Ⅲ 區(qū)內(nèi)存在以l2為左邊界、右邊無界的垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2,在 I 區(qū)內(nèi)有一段粗糙、長(zhǎng)為 L 的水平放置塑料直管道 AC ,一可視為質(zhì)點(diǎn)的帶正電小球(直徑比管內(nèi)徑略小)的質(zhì)量為 m 、帶電量為 q ,現(xiàn)將小球從管道內(nèi) A 處由靜止釋放,運(yùn)動(dòng)至管道內(nèi)離 A 點(diǎn)距離為 L0的 B 點(diǎn)處時(shí)達(dá)到穩(wěn)定速度 v0,后進(jìn)入 Ⅱ 區(qū)向下偏轉(zhuǎn),從邊界l2上的 D 點(diǎn)進(jìn)入Ⅲ 區(qū),此時(shí)速度方向與水平方向的夾角為β,最后小球恰能無碰撞的從 C處進(jìn)入管道.

已知qm=" 0" . 01C/kg, E1=" l00N" / C ,E2=E3=300N / C ,β= 600 , Bl = 103T ,L ="5m" L 0= 4m小球與管道間動(dòng)摩擦因素為μ=0.1’求:
(1) 小球在管道內(nèi)運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定速度v0值;
(2)  Ⅲ區(qū)內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng) B2的值;
(3) 從 A 處開始至從C 處進(jìn)入管道的過程中,小球的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t
(1)1m/s(2)200T(3)9.77s

試題分析:(1)小球在從在管道中速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí),受力平衡:
           (1分)
解得:
           (1分)
(2)小于在從C到D的過程中,做類平拋運(yùn)動(dòng),設(shè)加速度為a,在D點(diǎn)時(shí)豎直方向分速度為,OD間距離為d
       (1分)
       (1分)
       (1分)
根據(jù)題意,為保證小球恰能無碰撞的從C處進(jìn)入官大,小球在三區(qū)內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓弧是關(guān)于CO對(duì)稱的,圓心必在CO的延長(zhǎng)線上。

由幾何關(guān)系可得:
      (1分)
      (1分)
解得:      (1分)
(3)小球從A點(diǎn)到B的過程做變加速直線運(yùn)動(dòng),設(shè)小球從A運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)所需要的時(shí)間為,由牛頓第二定律得
      (1分)
      (1分)
      (1分)
小球從B勻速運(yùn)動(dòng)到C所需要的時(shí)間為      (1分)
小球在二區(qū)內(nèi)運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間      (1分)
小球在三區(qū)內(nèi)運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間      (1分)
小球從A處到C靜茹管道的過程中,運(yùn)動(dòng)時(shí)間      (1分)
點(diǎn)評(píng):(1)對(duì)于帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)問題首先要分清楚其運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)和受力特點(diǎn).
(2)要注意分析題目中的一些隱含條件,比如不計(jì)重力的帶電粒子在正交的電場(chǎng)和磁場(chǎng)中直線運(yùn)動(dòng)時(shí),一定是勻速直線運(yùn)動(dòng);在混合場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),電場(chǎng)力與重力平衡.
(3)對(duì)于帶電粒子在疊加場(chǎng)內(nèi)的一般曲線運(yùn)動(dòng)問題(如類平拋),通常采用運(yùn)動(dòng)的合成與分解的方法來處理問題.還有就是要注意幾何關(guān)系在解決物理問題中的應(yīng)用.
練習(xí)冊(cè)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

一帶電小球M在相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)、勻強(qiáng)磁場(chǎng)中作勻速圓周運(yùn)動(dòng),勻強(qiáng)電場(chǎng)豎直向上,勻強(qiáng)磁場(chǎng)水平且垂直紙面向里,如圖所示,下列說法正確的是(  )
A.小球一定帶負(fù)電
B.由于洛倫茲力不做功,故小球在運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒
C.由于合外力做功等于零,故小球在運(yùn)動(dòng)過程中動(dòng)能不變
D.沿垂直紙面方向向里看,小球的繞行方向既可以是順時(shí)針也可以是逆時(shí)針方向

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

霍爾效應(yīng)廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體材料的測(cè)試和研究中,例如應(yīng)用霍爾效應(yīng)測(cè)試半導(dǎo)體是電子型還是空穴型,研究半導(dǎo)體內(nèi)載流子濃度的變化等。在霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,如圖所示,寬為cm,長(zhǎng)為4cm,厚為cm的導(dǎo)體,沿方向通有3A的電流,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直向里穿過平面時(shí),產(chǎn)生了V的霍爾電壓,(已知導(dǎo)體內(nèi)定向移動(dòng)的自由電荷是電子),則下列說法正確的是
A.在導(dǎo)體的前表面聚集自由電子,電子定向移動(dòng)的速率
B.在導(dǎo)體的上表面聚集自由電子,電子定向移動(dòng)的速率
C.在其它條件不變的情況下,增大的長(zhǎng)度,可增大霍爾電壓
D.每立方米的自由電子數(shù)為個(gè)

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

在如下勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)共存的區(qū)域內(nèi),帶正電的粒子(不計(jì)重力)不可能沿x軸正方向做直線運(yùn)動(dòng)的是(       )

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,水平U形光滑框架,寬度為1m,電阻忽略不計(jì),導(dǎo)體ab質(zhì)量是0.2kg,電阻是0.1,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.1T,方向垂直框架向上,現(xiàn)用1N的外力F由靜止拉動(dòng)ab桿,當(dāng)ab的速度達(dá)到1m/s時(shí),

(1)求此時(shí)刻ab桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大;
(2)求此時(shí)刻ab桿的加速度的大。
(3)ab桿所能達(dá)到的最大速度是多少。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如下圖所示,虛線間空間存在由勻強(qiáng)電場(chǎng)E和勻強(qiáng)磁場(chǎng)B組成的正交或平行的電場(chǎng)和磁場(chǎng),有一個(gè)帶正電荷的小球(電荷量為+q,質(zhì)量為m)從正交或平行的電磁混合場(chǎng)上方的某一高度自由落下,那么,帶電小球可能沿直線通過下列的哪個(gè)電磁混合場(chǎng)

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,豎直放置的半圓形絕緣光滑軌道半徑R=40cm,下端與絕緣光滑的水平面平滑連接,整個(gè)裝置處于方向豎直向下,大小為E=1×103V/m的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,一質(zhì)量為m=10g、帶電量為q=+1×10-4C的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn)),從水平面上的A點(diǎn)以初速度v0水平向左運(yùn)動(dòng),沿半圓形軌道恰好能通過最高點(diǎn)C,取g=10m/s2,試求:

(1)小物塊從C點(diǎn)拋出后落地點(diǎn)與B點(diǎn)間的水平距離;
(2)v0的大小和過B點(diǎn)時(shí)軌道對(duì)小物塊的支持力大;

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖甲所示,在一條電場(chǎng)線上有A、B兩點(diǎn),若從A點(diǎn)由靜止釋放一電子,假設(shè)電子僅受電場(chǎng)力作用,電子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的速度-時(shí)間圖像如圖乙所示,則(    )

A. 電子在A、B兩點(diǎn)受的電場(chǎng)力  
B.A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同
C.A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)
D.電子在A、B兩點(diǎn)具有的電勢(shì)能

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

(14分)如圖所示,水平方向有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)的高度h=1m、磁感應(yīng)強(qiáng)度B=T。豎直放置的“日”字型閉合導(dǎo)體線框ABFE,寬L=1m,質(zhì)量m=0.25kg,AC、CE的長(zhǎng)度都大于h,AB邊的電阻RAB=1Ω、CD邊的電阻RCD=2Ω、EF邊的電阻REF=3Ω,其余電阻不計(jì)。線框由靜止下落,AB邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)恰能勻速運(yùn)動(dòng),不計(jì)空氣阻力,g取10m/s2。求:

(1)開始下落時(shí),線框AB邊離磁場(chǎng)上邊界的高度h1為多少?
(2)若線框CD邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)也做勻速運(yùn)動(dòng),AB邊與CD邊的距離h2為多少?
(3)在滿足(1)(2)前提下,若線框EF邊剛進(jìn)磁場(chǎng)時(shí)也做勻速運(yùn)動(dòng),則從開始下落到EF邊離開磁場(chǎng)過程中,線框中產(chǎn)生的焦耳熱Q為多少?

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