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(17分)如图所示,真空中的矩形abcd区域内存在竖直向下的匀强电场,半径为R的圆形区域内同时存在垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,圆形边界分别相切于ad、bc边的中点e、f。一带电粒子以初速度v0沿着ef方向射入该区域后能做直线运动;当撤去磁场并保留电场,粒子以相同的初速度沿着ef方向射入恰能从c点飞离该区域。已知,忽略粒子的重力。求:

(1)带电粒子的电荷量q与质量m的比值
(2)若撤去电场保留磁场,粒子离开矩形区域时的位置。

(1) (2)ab边距离b点 

解析试题分析:(1)设匀强电场强度为E,当电场和磁场同时存在时,粒子沿ef方向做直线运动,有:
          ①
当撤去磁场,保留电场时,粒子恰能从c点飞出,有:
          ②
          ③
          ④
联解①②③④得:
          ⑤
(2)若撤去电场保留磁场,粒子将在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,轨迹如图所示。  ⑥

设粒子离开矩形区域时的位置g离b的距离为x,则由牛顿第二定律:
         ⑦
由图中几何关系得:
          ⑧
        ⑨
联解⑦⑧⑨得:        ⑩
考点:带电粒子在复合场(电场磁场)中的运动  牛顿第二定律 平抛运动

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

(16分)如图所示,半径为R的光滑圆周轨道固定在竖直面内,轨道底部有一质量为的小球,以初速度沿轨道向上运动,求:

(1)小球运动到轨道最高点C时对轨道的压力大小?
(2)若大小可调节,小球在运动过程中出现脱轨现象,则的大小范围?

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

如图所示,带支架的平板小车沿水平面向左做直线运动,小球A用细线悬挂于支架前端,质量为m的物块B始终相对于小车静止地摆放在右端(B与小车间的动摩擦因数为)。某时刻观察到细线偏离竖直方向角,

求:此刻小车对物块B产生作用力的大小和方向

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

在半径R=4000 km的某星球表面,宇航员做了如下实验,实验装置如图甲所示,竖直平面内的光滑轨道由轨道AB和圆弧轨道BC组成,将质量m=0.2 kg的小球从轨道上高H处的某点由静止滑下,用力传感器测出小球经过C点时对轨道的压力F,改变H的大小,可测出相应的F大小,F随H的变化关系如图乙所示,忽略星球自转.

求:(1)圆弧轨道BC的半径r;
(2)该星球的第一宇宙速度v

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

(15分)如图甲所示,弯曲部分AB和CD是两个半径相等的1/4圆弧,中间的BC段是竖直的薄壁细圆管(细圆管内径略大于小球的直径),分别与上下圆弧轨道相切连接,BC段的长度L可作伸缩调节,下圆弧轨道与地面相切,其中D、A分别是上、下圆弧轨道的最高点与最低点,整个轨道固定在竖直平面内,一小球多次以某一速度从A点水平进入轨道而从D点水平飞出,今在A、D两点各放一个压力传感器,测试小球对轨道A、D两点的压力,计算出压力差ΔF,改变BC的长度L,重复上述实验,最后绘得的ΔF-L图象如图乙所示。(不计一切摩擦阻力,g取10m/s2)

⑴某一次调节后,D点的离地高度为0.8m,小球从D点飞出,落地点与D点的水平距离为2.4m,求小球经过D点时的速度大小;
⑵求小球的质量和弯曲圆弧轨道的半径。

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

(16分)如图所示,半径为、质量为m的小球用两根不可伸长的轻绳a、b连接,两轻绳的另一端系在一根竖直杆的A、B两点上,A、 B两点相距为l,当两轻绳伸直后,A、B两点到球心的距离均为l。当竖直杆以自己为轴转动并达到稳定时(细绳a、b与杆在同一竖直平面内)。求:

(1)竖直杆角速度ω为多大时,小球恰离开竖直杆?
(2)轻绳a的张力Fa与竖直杆转动的角速度ω之间的关系。

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

(16分)如图所示,在水平匀速运动的传送带的左端(P点),轻放一质量为m=1kg的物块,物块随传送带运动到A点后抛出,物块恰好无碰撞地沿圆弧切线从B点进入竖直光滑圆弧轨道下滑。B、D为圆弧的两端点,其连线水平。已知圆弧半径R=1.0m,圆弧对应的圆心角θ=106º,轨道最低点为C,A点距水平面的高度h=0.80m。(g取10m/s2
sin53º=0.8,cos53º=0.6)求:

(1)物块离开A点时水平初速度的大小;
(2)物块经过C点时对轨道压力的大小;
(3)设物块与传送带间的动摩擦因数为0.3,传送带的速度为5m/s,求PA间的距离。

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

一工件置于水平地面上,其AB段为一半径R=1.0 m的光滑圆弧轨道,BC段为一长度L=0.5 m的粗糙水平轨道,二者相切于B点,整个轨道位于同一竖直平面内,P点为圆弧轨道上的一个确定点.一可视为质点的物块,其质量m=0.2 kg,与BC间的动摩擦因数μ1=0.4.工件质量M=0.8 kg,与地面间的动摩擦因数μ2=0.1.(取g=10 m/s2)
 
(1)若工件固定,将物块由P点无初速度释放,滑至C点时恰好静止,求PC两点间的高度差h
(2)若将一水平恒力F作用于工件,使物块在P点与工件保持相对静止,一起向左做匀加速直线运动,求F的大小

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

(12分)如图所示,竖直光滑四分之三圆轨道BCD固定在水平面AB上,轨道圆心为O,半径R=1m,轨道最低点与水平面相切于B点,C为轨道最高点,D点与圆心O等高.一质量的小物块,从水平面上以速度竖直向上抛出,物块从D点进入圆轨道,最终停在A点,物块与水平面间的动摩擦因数=0.4,取.求:

(1)物块运动到D点时的速度;(可以保留根式)   
(2)物块运动到C点时,对轨道的压力大小;
(3)物块从B点运动到A点所用的时间及A、B间的距离.

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