(2005?濟(jì)南二模)如圖所示,下端封閉,上端開口、高h(yuǎn)=5m內(nèi)壁光滑的細(xì)玻璃管豎直放置,管底有一質(zhì)量m=10g、電荷量q=0.2c的小球.整個裝置以v=5m/s的速度沿垂直于磁場方向進(jìn)入B=0.2T、方向水平的勻強(qiáng)磁場,由于外力的作用,玻璃管在磁場中的速度保持不變,最終小球從上端管口飛出.取g=10m/s2.求:
(1)小球的電性
(2)小球在管中運(yùn)動的時間
(3)小球在管中運(yùn)動的過程中增加的機(jī)械能.
分析:(1)判斷出小球所受洛倫茲力的方向,然后由左手定則判斷出小球帶什么電.
(2)小球在豎直方向上做勻加速直線運(yùn)動,由牛頓第二定律求出小球的加速度,然后由位移公式求出小球的運(yùn)動時間.
(3)由動能定理求出小球動能的增加量,由重力勢能的計算公式求出重力勢能的增加量,然后求出小球機(jī)械能的增加量.
解答:解:(1)小球從管口上端飛出,則小球在玻璃管中所受洛倫茲力方向豎直向上,
由圖示可知磁場垂直于紙面向里,小球沿水平方向向右運(yùn)動,由左手定則可知,小球帶正電.
(2)小球的實(shí)際運(yùn)動速度可分解為水平方向的速度v和豎直方向的速度vy
與兩個分速度對應(yīng)的洛倫茲力的分力分別是水平方向的Fx和豎直方向的Fy.其中,
豎直方向的洛倫茲力F=qvB不變,在豎直方向上,
由牛頓第二定律得:qvB-mg=ma,解得:a=10m/s2
由勻變速運(yùn)動的位移公式得:h=
1
2
at2,解得t=1s.
(3)小球飛出管口時,豎直速度為vy=at=10m/s,
飛出管口的合速度為v=
v
2
y
+v2
=
102+52
=5
5
m/s,
動能增量△EK=
1
2
mv2-
1
2
mv2=0.5J,
重力勢能的增量△Ep=mgh=0.5J,
機(jī)械能的增量△E=△EK+△EP=1J;
答:(1)小球的電性為正.
(2)小球在管中運(yùn)動的時間是1s;
(3)小球在管中運(yùn)動的過程中增加的機(jī)械能為1J.
點(diǎn)評:分析清楚小球的運(yùn)動過程,應(yīng)用左手定則、牛頓第二定律、運(yùn)動學(xué)公式、運(yùn)動的合成、動能定理等即可正確解題.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

(2005?濟(jì)南二模)如圖所示的電路中,L1、L2、L3、L4是四只相同的電燈,當(dāng)滑動變阻器的滑片P向上滑動時,下列說法中正確的是( 。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

(2005?濟(jì)南二模)如圖所示,把一個帶正電的小球a放在光滑絕緣斜面上,欲使球a能靜止在斜面上,需在MN間放一帶電小球b,則b應(yīng):( 。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

(2005?濟(jì)南二模)如左圖為電熱毯的電路示意圖.電熱毯接在u=311sin100πt(V)的電源插座上.電熱毯被加熱到一定程度后,由于裝置P的作用,使加在電熱絲ab兩端的電壓變?yōu)槿缬覉D所示的波形,從而進(jìn)入保溫狀態(tài).若電熱絲電阻保持不變,此時左圖中交流電壓表讀出交流電的有效值是( 。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

(2005?濟(jì)南二模)古時有“守株待兔”的寓言.設(shè)兔子的頭部受到大小等于自身體重的打擊力即可致死,并設(shè)兔子與樹樁作用時間為0.2s,則被撞死的兔子其奔跑的速度至少為(g取10m/s2)( 。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

(2005?濟(jì)南二模)二分頻“音箱內(nèi)有兩個不同口徑的揚(yáng)聲器,它們的固有頻率分別處于高音、低音頻段,分別稱為高音揚(yáng)聲器和低音揚(yáng)聲器,音箱要將擴(kuò)音機(jī)送來的含有不同頻率的混和音頻電流按高、低頻段分離出來,送往相應(yīng)的揚(yáng)聲器,以便使電流所攜帶的音頻信息按原比例還原成高、低頻的機(jī)械振動,如圖為音箱的電路圖,高、低頻混和電流由a、b輸入,L1和L2是線圈,C1和C2是電容器,則  (  )

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案