如图所示.光滑水平地面上方被竖直平面MN分隔成两部分.左边(包括竖直平面MN)有匀强磁场B.右边有匀强电场E0.在O点用长为L＝5m的轻质不可伸长的绝缘细绳系一质量mA＝0.02kg.带负电且电荷量qA＝4×10-4C的小球A.使其在竖直平面内以速度vA＝2.5m/s沿顺时针方向做匀速圆周运动.运动到最低点时与地面刚好不接触.处于原长的轻质� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

精英家教网 > 高中物理 > 题目详情

（20分）如图所示，光滑水平地面上方被竖直平面MN分隔成两部分，左边（包括竖直平面MN）有匀强磁场B，右边有匀强电场E₀（图中未标）。在O点用长为L＝5m的轻质不可伸长的绝缘细绳系一质量m_A＝0.02kg、带负电且电荷量q_A＝4×10^－⁴C的小球A，使其在竖直平面内以速度v_A＝2.5m/s沿顺时针方向做匀速圆周运动，运动到最低点时与地面刚好不接触。处于原长的轻质弹簧左端固定在墙上，右端与质量m_B＝0.01kg、带负电且电荷量q_B＝2×10^－⁴C的小球B接触但不连接，此时B球刚好位于M点。现用水平向左的推力将B球缓慢推到P点（弹簧仍在弹性限度内），推力所做的功是W＝2.0J，当撤去推力后，B球沿地面向右运动到M点时对地面的压力刚好为零，继续运动恰好能与A球在最低点发生正碰，并瞬间成为一个整体C（A、B、C都可以看着质点），碰撞前后总电荷量保持不变，碰后瞬间匀强电场大小变为E₁＝1×10³ N/C，方向不变。g＝10m/s²。求：

（1）匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向？
（2）匀强电场的电场强度E₀的大小和方向？
（3）整体C运动到最高点时绳对C的拉力F的大小？

（1）B＝25T，方向垂直纸面水平向外
（2）E₀＝5×10² N/C，方向竖直向下
（3）F＝1.5N

（1）设B球运动到M点时速度为v_B，根据能量守恒有

W＝

, v_B＝20 m / s········································（1分）
B球运动到M点时对地面的压力刚好为零，则
q_Bv_BB＝m_Bg ·············（1分）解得B＝25T···············（1分）
B球带负电，受洛伦兹力竖直向上，则磁场方向垂直纸面水平向外。··（1分）
（2）小球A在竖直平面内做匀速圆周运动，所以受到的电场力与重力大小相等、方向相反。即有q_AE₀＝m_Ag·····································（1分）
解得E₀＝5×10² N/C···········································（1分）
A球带负电，受到的电场力竖直向上，则电场方向竖直向下。·········（1分）
（3）设A、B碰后瞬间整体C带电荷量为q_c，质量为m_c，速度为v_c，由动量守恒
q_c＝q_A＋q_B＝6×10^－⁴C，m_c＝m_A＋m_B＝0.03kg
m_Bv_B－m_Av_A＝m_c v_c·············································（1分）
解得v_c＝5m/s
设整体C受到电场力和重力的合力为F_合，在最低点做圆周运动需要的向心力为F_向，则F_合＝q_cE₁－m_cg＝0.3N，F_向＝

＝0.15N, F_合＞F_向，所以，细绳将松驰，整体C不会做圆周运动到达最高点，而是从碰后开始做类平抛运动。·························································（2分）
设做类平抛运动的加速度为a，经过时间t在某点S将绳绷紧，对应的水平方向的距离为x，竖直方向的距离为y，如图，则

a＝F_合/m_c····（1分） x＝v_ct ······（1分）
y＝

·······························（1分）
且有x²＋(L－y)²＝L²或x²＋(y－L)²＝L² ····（1分）
解得a＝10 m/s²，t＝1s，x＝5m，y＝5m
由于x＝y＝L，某点S与O点在同一水平位置，C的水平速度变为零。（1分）
C从S点到最高点之间将做圆周运动，设在S点的竖直速度为v_s，到达最高点的速度为v，则v_s＝at, v_s＝10m/s ································（1分）

, v＝10

m/s·····················（1分）
根据牛顿第二定律得F＋m_cg－q_cE₁＝

······················（2分）
解得F＝1.5N·················································（1分）

练习册系列答案

心算口算巧算一课一练系列答案

典元教辅小学毕业升学必备小升初押题卷系列答案

年级	高中课程	年级	初中课程
高一	高一免费课程推荐！	初一	初一免费课程推荐！
高二	高二免费课程推荐！	初二	初二免费课程推荐！
高三	高三免费课程推荐！	初三	初三免费课程推荐！
更多初中、高中辅导课程推荐,点击进入>>

相关习题

科目：高中物理 来源：不详 题型：计算题

如图所示，空间某平面内有一条折线是磁场的分界线，在折线的两侧分布着方向相反、与平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小都为B．折线的顶角∠A＝90°，P、Q是折线上的两点，AP=AQ=L．现有一质量为m、电荷量为q的带负电微粒从P点沿PQ方向射出，不计微粒的重力．
（1）若P、Q间外加一与磁场方向垂直的匀强电场，能使速度为v₀射出的微粒沿PQ直线运动到Q点，则场强为多大？方向如何？
（2）撤去电场，为使微粒从P点射出后，途经折线的顶点A而到达Q点，求初速度v应满足什么条件？
（3）求第（2）中微粒从P点到达Q点所用时间的最小值．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 来源：不详 题型：单选题

振弦型频率传感器的结构如图所示，它由钢弦和永磁铁两部分组成，钢弦上端用固定夹块夹紧，下端的夹块与一膜片相连接，当弦上的张力越大时，弦的固有频率越大．这种装置可以从线圈输出电压的频率确定膜片处压力的变化．下列说法正确的是

A．当软铁块与磁铁靠近时，a端电势高

B．当软铁块与磁铁靠近时，b端电势高

C．膜上的压力较小时，线圈中感应电动势的频率高

D．膜上的压力较大时，线圈中感应电动势的频率高

查看答案和解析>>

科目：高中物理 来源：不详 题型：问答题

在某平面上有一半径为R的圆形区域，区域内外均有垂直于该平面的匀强磁场，圆外磁场范围足够大，已知两部分磁场方向相反且磁感应强度都为B，方向如图所示。现在圆形区域的边界上的A点有一个电量为

，质量为

的带电粒子以沿半径且垂直于磁场方向向圆外的速度经过该圆形边界，已知该粒子只受到磁场对它的作用力。

小题1:若粒子在其与圆心O连线旋转一周时恰好能回到A点，试救济粒子运动速度V的可能值。
小题2:在粒子恰能回到A点的情况下，求该粒子回到A点所需的最短时间。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 来源：不详 题型：单选题

下列说法正确的是（）

A．所有电荷在磁场中都要受到磁场力

B．一切运动的电荷在磁场中都要受到磁场力

C．只有电荷的速度方向和磁场方向不在一条直线上时，才受到磁场力

D．当电荷的速度方向和磁场方向垂直时，所受磁场力最大

查看答案和解析>>

科目：高中物理 来源：不详 题型：单选题

图11-2-17是电子射线管示意图.接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线.要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏折，在下列措施中可采用的是(　　)

图11-2-17

A．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向

B．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向

C．加一电场，电场方向沿z轴负方向

D．加一电场，电场方向沿y轴正方向

查看答案和解析>>

科目：高中物理 来源：不详 题型：问答题

如图，直角坐标系中，＜O的区域存在沿+轴方向的匀强电场，场强大小为，在＞0的区域存在一垂直纸面的矩形有界匀强磁场，其左边界和下边界分别与、轴重合，磁感应强度大小为(图中未画出)，现有一质量为、电荷量为的电子从第二象限的某点P以一定初速度(未知)沿+轴方向开始运动，以的速度经过坐标为(O，L)的Q点，再经过磁场偏转恰好从坐标原点O沿轴的负方向返回电场，求：
(1)P点的坐标以及初速度为多少?
(2)矩形磁场区域的最小面积。