(20分)如圖所示,有3塊水平放置的長(zhǎng)薄金屬板a、bc,a、b之間相距為L。緊貼b板下表面豎直放置半徑為R的半圓形塑料細(xì)管,兩管口正好位于小孔M、N處。板ab、bc之間接有電壓可調(diào)的直流電源,板bc間還存在方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。當(dāng)體積為V0、密度為r、電荷量為q的帶負(fù)電油滴,等間隔地以速率v0a板上的小孔豎直向下射入,調(diào)節(jié)板間電壓UbaUbc,當(dāng)Uba=U1Ubc=U2時(shí),油滴穿過(guò)bM孔進(jìn)入細(xì)管,恰能與細(xì)管無(wú)接觸地從N孔射出。忽略小孔和細(xì)管對(duì)電場(chǎng)的影響,不計(jì)空氣阻力。

求:
(1)油滴進(jìn)入M孔時(shí)的速度v1;
(2)b、c兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的值;
(3)當(dāng)油滴從細(xì)管的N孔射出瞬間,將UbaB立即調(diào)整到,使油滴恰好不碰到a板,且沿原路與細(xì)管無(wú)接觸地返回并穿過(guò)M孔,請(qǐng)給出的結(jié)果。
(1)(2);(3)B´="-" B

試題分析:(1)油滴入電場(chǎng)后,重力與電場(chǎng)力均做功,設(shè)到M點(diǎn)時(shí)的速度為v1,由動(dòng)能定理
      
考慮到
   得:     
(2)油滴進(jìn)入電場(chǎng)、磁場(chǎng)共存區(qū)域,恰與細(xì)管無(wú)接觸地從N孔射出,須電場(chǎng)力與重力平衡,有:
      得:      
油滴在半圓形細(xì)管中運(yùn)動(dòng)時(shí),洛倫茲力提供向心力,由
    
得:  
(3)若油滴恰不能撞到a板,且再返回并穿過(guò)M點(diǎn),由動(dòng)能定理,
  
得:       
考慮到油滴返回時(shí)速度方向已經(jīng)相反,為了使油滴沿原路與細(xì)管無(wú)接觸地返回并穿過(guò)M孔,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不變,方向相反,即:B´="-" B  
點(diǎn)評(píng):此類(lèi)題型考察了多過(guò)程的粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)、勻強(qiáng)電場(chǎng)中粒子的加速和偏轉(zhuǎn)問(wèn)題。這類(lèi)問(wèn)題通常來(lái)說(shuō)只要能夠正確畫(huà)出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡,就能夠找到正確的幾何關(guān)系,從而求解。
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

一個(gè)質(zhì)量為0.3kg的小球,在光滑水平面上以6m/s的速度垂直撞到墻上,碰撞后小球沿相反方向運(yùn)動(dòng),反彈后的速度大小為4m/s。則碰撞前后墻對(duì)小球的沖量大小I及碰撞過(guò)程中墻對(duì)小球做的功W分別為(   )
A.I=" 3" kg·m/sW =" -3" J
B.I=" 0.6" kg·m/sW =" -3" J
C.I=" 3" kg·m/sW =" 7.8" J
D.I=" 0.6" kg·m/s W =" 3" J

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:計(jì)算題

質(zhì)量為m=0.5kg、可視為質(zhì)點(diǎn)的小滑塊,從光滑斜面上高h(yuǎn)0=0.6m的A點(diǎn)由靜止開(kāi)始自由滑下。已知斜面AB與水平面BC在B處通過(guò)一小圓弧光滑連接。長(zhǎng)為x0=0.5m的水平面BC與滑塊之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.3,C點(diǎn)右側(cè)有3級(jí)臺(tái)階(臺(tái)階編號(hào)如圖所示),D點(diǎn)右側(cè)是足夠長(zhǎng)的水平面。每級(jí)臺(tái)階的高度均為h=0.2m,寬均為L(zhǎng)=0.4m。(設(shè)滑塊從C點(diǎn)滑出后與地面或臺(tái)階碰撞后不再?gòu)椘穑?br />
(1)求滑塊經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度vB;
(2)求滑塊從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間t;
(3)(辨析題)某同學(xué)是這樣求滑塊離開(kāi)C點(diǎn)后,落點(diǎn)P與C點(diǎn)在水平方向距離x的:滑塊離開(kāi)C點(diǎn)后做平拋運(yùn)動(dòng),下落高度H=4h=0.8m,在求出滑塊經(jīng)過(guò)C點(diǎn)速度的基礎(chǔ)上,根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)知識(shí)即可求出水平位移x。
你認(rèn)為該同學(xué)解法是否正確?如果正確,請(qǐng)解出結(jié)果。如果不正確,請(qǐng)說(shuō)明理由,并用正確的方法求出結(jié)果。

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如右圖所示,實(shí)線(xiàn)為電場(chǎng)線(xiàn),虛線(xiàn)為等勢(shì)線(xiàn),且相鄰兩等勢(shì)線(xiàn)間的電勢(shì)差相等. 一正電荷在φ3上時(shí),具有動(dòng)能2×10-8J,它運(yùn)動(dòng)到等勢(shì)線(xiàn)φ1上時(shí),速度為零. 令φ20,那么該電荷的電勢(shì)能為4 ×10-9J時(shí),該電荷的動(dòng)能是:
A.6×10-9JB.1.6×10-8J
C.2×10-8J D.2.4×10-8J

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:填空題

將一個(gè)質(zhì)量為m的小球用長(zhǎng)為L(zhǎng)的不可伸長(zhǎng)的細(xì)線(xiàn)懸掛起來(lái),在外力作用下使細(xì)線(xiàn)偏離豎直方向的最大偏角為θ,則在此過(guò)程中外力對(duì)小球所做功的最小值為        ;若將小球從最大偏角處自由釋放,小球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)的速度是        

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示為半徑R=0.50m的四分之一圓弧軌道,底端距水平地面的高度h=0.45m。一質(zhì)量m=1.0kg的小滑塊從圓弧軌道頂端A由靜止釋放,到達(dá)軌道底端B點(diǎn)的速度v = 2.0m/s。忽略空氣的阻力。取g =10m/s2。求:

(1)小滑塊在圓弧軌道底端B點(diǎn)受到的支持力大小FN;
(2)小滑塊由A到B的過(guò)程中,克服摩擦力所做的功W;
(3)小滑塊落地點(diǎn)與B點(diǎn)的水平距離x。

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:計(jì)算題

(8分)如圖所示,用同種材料制成的一個(gè)軌道ABC,AB段為四分之一圓弧,半徑為R=2m,BC段為水平放置的軌道。一個(gè)物塊質(zhì)量為m=2kg,與軌道的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.25,它由軌道頂端A從靜止開(kāi)始下滑,恰好運(yùn)動(dòng)到C端停止,測(cè)得物塊滑至底端B點(diǎn)的速度為5m/s,求:(g取10m/s2

(1)物塊在AB段克服摩擦力做功為多少?
(2)水平軌道BC段的長(zhǎng)度為多大?

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,光滑半圓形軌道處于豎直平面內(nèi),半圓軌道與光滑的水平地面相切于半圓的端點(diǎn)A。一質(zhì)量為m的小球在水平地面上的C點(diǎn)受水平向左的恒力F由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),當(dāng)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)撤去恒力F,小球沿豎直半圓軌道運(yùn)動(dòng)到軌道最高點(diǎn)B點(diǎn),最后又落在水平地面上的D點(diǎn)(圖中未畫(huà)出)。已知A、C間的距離為L(zhǎng),重力加速度為g。

(1)若軌道半徑為R,求小球到達(dá)圓軌道B點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力FN;
(2)為使小球能運(yùn)動(dòng)到軌道最高點(diǎn)B,求軌道半徑的最大值Rm;
(3)軌道半徑R多大時(shí),小球在水平地面上的落點(diǎn)D到A點(diǎn)的距離最大?最大距離xm是多少?

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

物體在外力作用下沿光滑水平地面運(yùn)動(dòng),在物體的速度由0增為v的過(guò)程中,外力做功W1,在物體的速度由v增為2v的過(guò)程中,外力做功W2,則W1W2
A.1∶1 B.1∶2
C.1∶3D.1∶4

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