1、简答题 在竖直平面内建立一平面直角坐标系xoy,x轴沿水平方向,如图甲所示.第二象限内有一水平向右的匀强电场,场强为E1.坐标系的第一、四象限内有一正交的匀强电场和匀强交变磁场,电场方向竖直向上,场强E2=
,匀强磁场方向垂直纸面.处在第三象限的某种发射装置(图中没有画出)竖直向上射出一个比荷=102C/kg的带正电的微粒(可视为质点),该微粒以v0=4m/s的速度从-x上的A点进入第二象限,并以v1=8m/s速度从+y上的C点沿水平方向进入第一象限.取微粒刚进入第一象限的时刻为0时刻,磁感应强度按图乙所示规律变化(以垂直纸面向外的磁场方向为正方向),g=10m/s2.试求:

(1)带电微粒运动到C点的纵坐标值h及电场强度E1;
(2)+x轴上有一点D,OD=OC,若带电微粒在通过C点后的运动过程中不再越过y轴,要使其恰能沿x轴正方向通过D点,求磁感应强度B0及其磁场的变化周期T0为多少?
(3)要使带电微粒通过C点后的运动过程中不再越过y轴,求交变磁场磁感应强度B0和变化周期T0的乘积B0?T0应满足的关系?
参考答案:

(1)将粒子在第二象限内的运动分解为水平方向和竖直方向,在竖直方向上做竖直上抛运动,在水平方向上做匀加速直线运动.
t=v0g=0.4s.
h=v02t=0.8m.
ax=v1t=2g,
则qE1=2mg,解得E1=0.2N/C.
(2)qE2=mg,所以带电的粒子在第一象限将做匀速圆周运动,设粒子运动圆轨道半径为R,周期为T,则qv1B0=mv12R可得R=0.08B0.
使粒子从C点运动到D点,则有:h=(2n)R=(2n)0.08B0.
解得:B0=0.2n(T)(n=1,2,3…).
T=2πmqB0.
T02=T4,
T0=T2=πmqB0=π20n(s)?(n=1,2,3…).
(3)当交变磁场周期取最大值而粒子不再越过y轴时可作如图运动情形:
由图可知θ=5π6
T0≤56T=5π300B0.
B0T0≤π60(kg/C).
答:(1)带电微粒运动到C点的纵坐标值h为0.8m.电场强度E1为0.2N/C.
(2)磁感应强度B0为B0=0.2n(T)(n=1,2,3…).磁场的变化周期T0为T0=T2=πmqB0=π20n(s)?(n=1,2,3…).
(3)交变磁场磁感应强度B0和变化周期T0的乘积B0 T0应满足B0T0≤π60(kg/C).
本题解析:
本题难度:一般
2、简答题 如图,光滑水平面AB与竖直面内的光滑半圆形固定轨道在B点相切,半圆形轨道半径为R=2.5m,一个质量m=0.5kg的小物块压缩弹簧,静上在A处,释放小物块,小物块离开弹簧后经B点进入轨道,经过C点时对轨道的压力为其重力的3倍.取g=10m/s2.求:
(1)小物块经过C点时速度的大小?
(2)弹簧对小物块的弹力做的功?
参考答案:(1)小球在C点,由牛顿第二定律得:
F+mg=mv2CR,F=3mg,
解得:vC=2
本题解析:
本题难度:一般
3、简答题 做圆轨道上稳定运行的飞船内,宇航员为了验证向心力公式,设计了如图所示的装置(图中O为光滑的小孔):给待测物体一个初速度,使它在水平桌面上做匀速圆周运动.该飞船内具有基本测量工具.
(1)实验时需要测量的物理量是______;(写出描述物理量的文字和符号)
(2)若向心力公式成立,则上述物理量的关系式:______.

参考答案:据题,物体在桌面上做匀速圆周运动,物体与桌面间的摩擦力忽略不计,由弹簧秤的拉力提供物体的向心力.根据牛顿第二定律得:
F=m(2nπt)2r
所以实验时需要测量的物理量是弹簧秤示数F、物块质量m、物块到小孔O的距离r、物块转n圈时间t.
故答案为:弹簧秤示数F、物块质量m、物块到小孔O的距离r、物块转n圈时间t;F=m(2nπt)2r
本题解析:
本题难度:一般
4、选择题 如图所示,质量为m的小球在竖直面内的光滑圆轨道内侧做半径为R的圆周运动,不计空气阻力,设小球恰好能通过最高点B时速度的大小为v.若小球在最低点以大小为2v的速度水平向右运动,则下列说法正确的是( )
A.小球在最低点对轨道的压力大小为5mg
B.小球能通过轨道的最高点B
C.小球不能通过轨道上与圆心等高的A点
D.小球在AB之间某一点脱离圆轨道,此后做平抛运动