Loading [MathJax]/jax/output/CommonHTML/jax.js
精英家教網 > 高中物理 > 題目詳情
18.如圖甲所示,在邊界MN左側存在斜方向的勻強電場E1,在MN的右側有豎直向上、場強大小為E2=0.4N/C的勻強電場,還有垂直紙面向內的勻強磁場B(圖甲中未畫出)和水平向右的勻強電場E3(圖甲中未畫出),B和E3隨時間變化的情況如圖乙所示,P1P2為距MN邊界2.28m的豎直墻壁,現有一帶正電微粒質量為4×10-7kg,電量為1×10-5C,從左側電場中距MN邊界115m的A處無初速釋放后,沿直線以1m/s速度垂直MN邊界進入右側場區(qū),設此時刻t=0s,取g=10m/s2.求:
(1)MN左側勻強電場的電場強度E1(sin37°=0.6);
(2)帶電微粒在MN右側場區(qū)中運動了1.5s時的速度;
(3)帶電微粒在MN右側場區(qū)中運動多長時間與墻壁碰撞?(1.22π≈0.19)

分析 (1)帶電粒子在電場中做類平拋運動,由運動的合成與分解可求得電場強度;
(2)帶電粒子在復合場中做勻速圓周運動,則重力等于電場力;根據帶電粒了在磁場中的運動規(guī)律明確轉動時間,則可確定其速度方向;
(3)根據帶電粒子在右側混合場中的運動情況,明確粒子何時才能與墻壁相碰撞.

解答 解:(1)設MN左側勻強電場場強為E1,方向與水平方向夾角為θ.
沿水平方向有   qE1cosθ=ma                   
沿豎直方向有   qE1sinθ=mg                    
對水平方向的勻加速運動有       v2=2as         
代入數據可解得  E1=0.5N/C    θ=53°         
即E1大小為0.5N/C,方向與水平向右方向夾53°角斜向上.
(2)帶電微粒在MN右側場區(qū)始終滿足 qE2=mg                              
在0~1s時間內,帶電微粒在E3電場中 a=qE3m=1×105×0.0044×107=0.1m/s2;
帶電微粒在1s時的速度大小為  v1=v+at=1+0.1×1=1.1m/s                  
在1~1.5s時間內,帶電微粒在磁場B中運動,
周期為T=2πmBq=2π×4×1071×105×0.08π=1s;
在1~1.5s時間內,帶電微粒在磁場B中正好作半個圓周運動.所以帶電微粒在MN右側場區(qū)中運動了1.5s時的速度大小為1.1m/s,方向水平向左.           
(3)在0s~1s時間內帶電微粒前進距離 s1=vt+12at2=1×1+12×0.1×12=1.05m
帶電微粒在磁場B中作圓周運動的半徑 r=mvqB=4×107×1.11×105×0.08π=1.12πm;
因為r+s1<2.28m,所以在1s~2s時間內帶電微粒未碰及墻壁.
在2s~3s時間內帶電微粒作勻加速運動,加速度仍為 a=0.1m/s2,
在3s內帶電微粒共前進距離
s3=vt3+12at32=1×2+12×0.1×4=2.2m           
在3s時帶電微粒的速度大小為 v3=v+at3+1+0.1×2=1.2m/s
在3s~4s時間內帶電微粒在磁場B中作圓周運動的半徑
r3=mv3qB=4×107×1.21×105×0.08π=0.19m;
因為r3+s3>2.28m,所以在4s時間內帶電微粒碰及墻壁.
帶電微粒在3s以后運動情況如右圖,其中 d=2.28-2.2=0.08m        

sinθ=\fracwzgtgspr3=0.080.16=0.5
θ=30°               
所以,帶電微粒作圓周運動的時間為
t3=T312=2πm12qB=2π×4×10712×1×105×0.08π=112s      
帶電微粒與墻壁碰撞的時間為 t=3+112=3712s
答:(1)MN左側勻強電場的電場強度E1為0.5N/C;
(2)帶電微粒在MN右側場區(qū)中運動了1.5s時的速度為1.1m/s;方向向左;
(3)帶電微粒在MN右側場區(qū)中運動3712s與墻壁碰撞

點評 本題考查帶電粒子在復合場中的運動,要注意能正確分析帶電物體的運動情況及運動情況,結合帶電粒子在電場和磁場中的運動規(guī)律靈活選擇物理規(guī)律求解.

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

10.如圖:質量m=10g,電量q=-5×10-4C的小滑塊,放在傾角37°的固定絕緣斜面上,圖示磁場的磁感應強度B=8T,滑塊由靜止開始下滑,動摩擦因數u=0.5,若斜面足夠長,求:滑塊剛到達斜面底端時的速度大�。╣=10 m/s2,sin37°=0.6)

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

9.半徑分別為r和2r的同心圓形導軌固定在同一水平面內,一長為r,質量為m且質量分布均勻的直導體棒AB置于圓導軌上面,BA的延長線通過圓導軌中心O,裝置的俯視圖如圖所示,整個裝置位于一勻強磁場中,磁感應強度的大小為B,方向豎直向下,在內圓導軌的C點和外圓導軌的D點之間接有一阻值為R的電阻(圖中未畫出).直導體棒在水平外力作用下以角速度ω繞O逆時針勻速轉動,在轉動過程中始終與導軌保持良好接觸.設導體棒與導軌之間的動摩擦因數為μ,導體棒和導軌的電阻均可忽略.重力加速度大小為g.求
(1)通過電阻R的感應電流的方向和大小;
(2)外力的功率.(提示:先求摩擦力做功,再由動能定理得到結論)

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:多選題

6.質量為m的帶正電小球由空中A點無初速度自由下落,在t秒末加上豎直向上、范圍足夠大的勻強電場,再經過2t秒小球又回到A點.不計空氣阻力且小球從未落地,則( �。�
A.整個過程中小球機械能增加了98mg2t2
B.從加電場開始到小球運動到最低點的時間為23t
C.從加電場開始到小球運動到最高點時小球動能變化了58mg2t2
D.從最低點到A點小球重力勢能變化了35mg2t2

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:填空題

13.在距地面7.2米高處水平拋出一小球,小球在第1秒內位移為13米,不計空氣阻力,取g=10m/s2.小球落地時的速度為122m/s.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

3.某司機乙駕駛一輛卡車正以一定速度在平直公路上勻速行駛.經過圖甲所示的限速牌標志為40km/h的位置時,突然發(fā)現離他25.5m處停著一輛正在維修的小轎車,于是該司機采取了緊急剎車措施,使卡車做勻減速直線運動,結果還是與小轎車發(fā)生碰撞.在處理事故時,交警甲用圖乙所示的測定反應時間的方法對司機乙進行了測試,發(fā)現他握住木尺時,木尺已經自由下降了20cm.(g取10m/s2)已知這種卡車急剎車時產生的加速度大小為5m/s2
(1)司機的反應時間是多少?
(2)試通過計算幫助交警分析卡車是否超速.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

10.小芳同學通過實驗探究共點力的平衡條件.如圖所示,將一方形薄木板平放在桌面上,并在板面上用圖釘固定好白紙,將三個彈簧測力計的掛鉤用細線系在小鐵環(huán)上,兩個彈簧測力計固定在木板上,在板面內沿某一方向拉第三個彈簧測力計,當小鐵環(huán)平衡時,分別記錄三個測力計示數F1、F2、F3的大小和方向,并作出力的圖示.接著,小方同學按平行四邊形定則作出了F2、F3的合力F23,通過比較F23與F1的關系,就可以得到共點力F1、F2、F3的平衡條件.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

7.如圖所示,真空中O點有一點電荷,在它產生的電場中有a、b兩點,a點的場強大小為Ea,方向與ab連線成60°角,b點的場強大小為Eb,方向與ab連線成30°.關于a、b兩點場強Ea、Eb的關系,正確的是( �。�
A.2Ea=3EbB.Ea=3EbC.Ea=\frac{{E}_}{3}D.Ea=3Eb

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:多選題

8.某物體沿豎直方向做直線運動,規(guī)定向上為正方向,其v-t圖象如圖所示,下列判斷正確的是(  )
A.在0~1s內,物體的平均速度大小為2m/s
B.在1s~2s內,物體向上運動,且處于失重狀態(tài)
C.在2s~3s內,物體的機械能守恒
D.在3s末,物體處于出發(fā)點上方

查看答案和解析>>

同步練習冊答案
闂傚倸鍊搁崐鎼佸磹閻戣姤鍤勯柤鍝ユ暩娴犳艾鈹戞幊閸婃鎱ㄧ€靛憡宕叉慨妞诲亾闁绘侗鍠涚粻娑樷槈濞嗘劖顏熼梻浣芥硶閸o箓骞忛敓锟� 闂傚倸鍊搁崐鎼佸磹閹间礁纾归柟闂寸绾惧綊鏌熼梻瀵割槮缁炬崘顕ч埞鎴︽偐閸欏鎮欑紓浣哄閸ㄥ爼寮婚妸鈺傚亞闁稿本绋戦锟�