分析 (1)當金屬棒ab不動時,小球在金屬板間做平拋運動,根據(jù)水平位移和豎直位移,由運動學公式即可求得初速度v0.
(2)若使小球在金屬板間不偏轉,小球在金屬板間受力必須平衡,電場力應豎直向上,小球帶負電,可判斷出電容器極板的電性,由右手定則判斷出金屬棒ab的運動方向.根據(jù)歐姆定律得到板間電壓與感應電動勢的關系,對于小球,根據(jù)平衡條件列式,求解即可.
(3)若要使小球能從金屬板間做勻速圓周運動,則重力和電場力平衡,洛倫茲力提供向心力,求解即可.
解答 解:解:(1)根據(jù)題意,小球在金屬板間做平拋運動.水平位移為金屬板長L=20cm,豎直位移等于\fracyvziojn2=5cm,根據(jù)平拋運動規(guī)律:
水平方向勻速運動:x=v0t,豎直方向勻加速運動:y=12gt2,
帶入數(shù)據(jù)得:\fraczyzni6v2=12g(Lv0)2
解得:v0=L√gctubupe=0.2×√100.1m/s=2m/s
(2)欲使小球不偏轉,須小球在金屬板間受力平衡,根據(jù)題意應使金屬棒ab切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢,從而使金屬板A、C帶電,在板間產(chǎn)生勻強電場,小球所受電場力等于小球的重力.
由于小球帶負電,電場力向上,所以電場方向向下,A板必須帶正電,金屬棒ab的a點應為感應電動勢的正極,根據(jù)右手金屬棒ab應向右運動.
設金屬棒ab的速度為v1,則:E=BLv1,
金屬板A、C間的電壓:U=BLv1R+rR
金屬板A、C間的電場E場=Uf0cn43j,
小球受力平衡,則有:qE場=mg
得:E場=mgq
聯(lián)立以上各式解得:v1=mg(R+r)dqBLR=1×10−2×10×0.5×0.110−3×5×0.5×0.4=5m/s
(3)加上磁場后,粒子做勻速圓周運動,重力和電場力相等抵消,洛倫茲力提供向心力,
由左手定則可知B′的方向垂直紙面向里.
洛倫茲力提供向心力:B′qv0=mv20R
幾何關系:R=9vua2lk4
解得:B′=4mv0qd=4×1×10−2×210−3×0.1=8×102T
答:(1)小球的速度v0為2m/s,
(2)要使小球在金屬板間不偏轉,則金屬棒ab的速度大小為5m/s,方向向右運動
(3)金屬板間加的磁場強度B′大小為8×102T,方向垂直紙面向里.
點評 本題是平拋運動、電磁感應和類平拋運動、電路的綜合,類平拋運動、圓周運動的研究方法的解題應用典型例題,本類題目中受力分析和公式的應用是關鍵.
科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 電壓表示數(shù)變大,電流表示數(shù)變小 | B. | 電壓表示數(shù)變小,電流表示數(shù)變大 | ||
C. | 電壓表、電流表示數(shù)都變大 | D. | 電壓表、電流表示數(shù)都變小 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 在平直公路上,“汽車限速”的原因是車速快時車的慣性大 | |
B. | 處于宇宙空間站里的物體慣性為零 | |
C. | 馬拉車在平直公路上加速前進時,車拉馬的力小于馬拉車的力 | |
D. | kg,m,s是國際單位制中的基本單位,力的單位N是導出單位 |
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科目:高中物理 來源: 題型:填空題
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 氣體的密度增大 | B. | 向外界放出熱量 | ||
C. | 外界對氣體做功 | D. | 氣體分子的平均動能增大 |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 地球的質(zhì)量 | B. | 衛(wèi)星的質(zhì)量 | ||
C. | 衛(wèi)星運動的軌道半徑 | D. | 衛(wèi)星受到的引力 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 氣體吸收熱量,氣體溫度一定升高 | |
B. | 壓縮氣體,氣體溫度可能降低 | |
C. | 壓縮氣體,同時氣體向外界放熱,氣體溫度一定不變 | |
D. | 壓縮氣體,同時氣體從外界吸熱,氣體溫度一定不變 |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | nvst | B. | nvt | C. | Itq | D. | Itsq |
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