如图所示,匀强电场方向竖直向上,匀强磁场方向水平且垂直纸面向里,有两个带电小球a和b,a恰能在垂直于磁场方向的竖直平面内做半径r=0.8 m的匀速圆周运动,b恰能以v=2 m/s的水平速度在垂直于磁场方向的竖直平面内向右做匀速直线运动.小球a、b质量ma=10 g,mb=40 g,电荷量qa=1×10-2C,qb= 2×10-2C,g=10m/s2。求:
(1)小球a和b分别带什么电?电场强度E与磁感应强度B的大小?
(2)小球a做匀速周周运动绕行方向是顺时针还是逆时针?速度大小va是多大?
(3)设小球b的运动轨迹与小球a的运动轨迹的最低点相切,当小球a运动到最低点即切点时小球b也同时运动到切点,a、b相碰后合为一体,设为c,在相碰结束的瞬间,c的加速度ac=?
解:(1)小球a在互相垂直的匀强电场和匀强磁场中做匀速圆周运动,电场力和重力的合力为零,电场力方向向上,所以小球a带正电,且有
mag=qaE··································································①
E=10 N / C································································②
小球b做匀速直线运动,合力为零,带正电,且有
mbg=qbvB+qbE·····························································③
B=5T·····································································④
(2)小球a做匀速圆周运动绕行方向是逆时针方向。
由
得······························································⑤
va=4 m / s·································································⑥
(3)a、b相碰前速度方向相同,设碰后的共同速度为vc,则
ma va+mb v=(ma+mb) vc······················································⑦
vc=2.4 m / s································································⑧
由牛顿第二定律得
mcac=qcE+qc vcB – meg······················································⑨
mc=ma+mb
qc=(qa+qb)
解得ac=3.2 m / s2··························································⑩
评分标准:本题满分18分。其中判断a、b带电性质各1分,a绕行方向1分,①式2分,②式1分,③式2分,④式1分,⑤式2分,⑥式1分,⑦式2分,⑧式1分,⑨式2分,⑩式1分。
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科目:高中物理 来源: 题型:
A、小球一定带正电 | B、电场力跟重力平衡 | C、小球在从a点运动到b点的过程中,电势能一定增大 | D、小球在运动过程中机械能守恒 |
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科目:高中物理 来源:2012-2013学年山东济宁市泗水一中高二12月质量检测物理试卷(带解析) 题型:计算题
如图所示,匀强电场区域和匀强磁场区域是紧邻的,且宽度相等均为 d ,电场方向在纸平面内竖直向下,而磁场方向垂直纸面向里.一带正电粒子从 O 点以速度 v0沿垂直电场方向进入电场,在电场力的作用下发生偏转,从 A 点离开电场进入磁场,离开电场时带电粒子在电场方向的位移为电场宽度的一半,当粒子从C点穿出磁场时速度方向与进入电场O点时的速度方一致,(带电粒子重力不计)求
(l)粒子从 C 点穿出磁场时的速度v;
(2)电场强度 E 和磁感应强度 B 的比值 E / B ;
(3)粒子在电、磁场中运动的总时间。
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科目:高中物理 来源:2012-2013学年山东德州市某中学高二12月月考物理试卷(带解析) 题型:计算题
如图所示,匀强电场区域和匀强磁场区域是紧邻的,且宽度相等均为 d ,电场方向在纸平面内竖直向下,而磁场方向垂直纸面向里.一带正电粒子从 O 点以速度 v0沿垂直电场方向进入电场,在电场力的作用下发生偏转,从 A 点离开电场进入磁场,离开电场时带电粒子在电场方向的位移为电场宽度的一半,当粒子从C点穿出磁场时速度方向与进入电场O点时的速度方一致,(带电粒子重力不计)求
(l)粒子从 C 点穿出磁场时的速度v;
(2)电场强度 E 和磁感应强度 B 的比值 E / B ;
(3)粒子在电、磁场中运动的总时间。
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科目:高中物理 来源:2014届山东济宁市高二12月质量检测物理试卷(解析版) 题型:计算题
如图所示,匀强电场区域和匀强磁场区域是紧邻的,且宽度相等均为 d ,电场方向在纸平面内竖直向下,而磁场方向垂直纸面向里.一带正电粒子从 O 点以速度 v0 沿垂直电场方向进入电场,在电场力的作用下发生偏转,从 A 点离开电场进入磁场,离开电场时带电粒子在电场方向的位移为电场宽度的一半,当粒子从C点穿出磁场时速度方向与进入电场O点时的速度方一致,(带电粒子重力不计)求
(l)粒子从 C 点穿出磁场时的速度v;
(2)电场强度 E 和磁感应强度 B 的比值 E / B ;
(3)粒子在电、磁场中运动的总时间。
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