1、计算题 (19分)如图所示平面直角坐标系xoy位于竖直平面内,在坐标系的整个空间存在竖直向上的匀强电场,在区域Ⅰ(0≤x≤L)还存在匀强磁场,磁场方向垂直于xoy平面向里。在x轴上方有一光滑弧形轨道PQ,PQ两点间竖直高度差为
。弧形轨道PQ末端水平,端口为Q (3L,
);某时刻一质量为m、带电荷量为+q的小球b从y轴上的M点进入区域I,其速度方向沿x轴正方向;小球b在I区内做匀速圆周运动。b进入磁场的同时,另一个质量也为m、带电荷量为-q的小球a从P点由静止释放。两小球刚好在x=2L上的N点(没具体画出)反向等速率相碰。重力加速度为g。

求:(l)电场强度E;
(2)a球到达N点时的速度v;
(3)M点的坐标。
参考答案:(1)
(2)
与水平方向夹角为
(3)(0,
)
本题解析:(1)有小球b在Ⅰ区做匀速圆周运动,有
,解得:
(2)设a小球到Q处的水平速度为
, 则a小球从P到Q,由动能定理得:
解得
a小球从P到Q,做类平抛运动,加速度为a

在x方向:
在y方向:
t时刻y方向的分速度为
a小球到N时的速度的大小为
速度与水平方向夹角为
则
(3)由于a、b两小球刚好在x=2L上的N点(没具体画出)反向等速率相碰,则b在离开磁场A位置时速度也为
,且方向与x轴成45°,如图所示

由几何关系得b在磁场中的轨迹半径
A到x的距离为
M到x的距离为
即M点的坐标为(0,
)
本题难度:一般
2、选择题 下列关于力的叙述中正确的是(? )
A.力不能离开物体而独立存在
B.相互接触的物体间才可能有力的作用
C.物体间的作用力可以是相互的,也可以是独立的
D.力的作用效果是使物体速度改变
参考答案:AD
本题解析:力是物体间的相互作用,根据力的物质性可知力不能脱离物体而单独存在,A错误,力可以分为接触力和非接触力,如万有引力,B错误,根据力的相互性可得物体间的作用是相互的,C错误。力改变物体的运动状态,所以D正确。
本题难度:简单
3、选择题 (2013·昆明模拟)如图所示,C是中间插有电介质的电容器,a和b为其两极板,a板接地,P和Q为两竖直放置的平行金属板,在两板间用绝缘线悬挂一带电小球;P板与b板用导线相连,Q板接地。开始时悬线静止在竖直方向,在b板带电后,悬线偏转了角度α。在以下方法中,能使悬线偏转角度α变小的是(? )

A.缩小a、b间的正对面积
B.增大a、b间的距离
C.取出a、b两极板间的电介质,换一块介电常数更大的电解质
D.取出a、b两极板间的电介质
参考答案:C
本题解析:
对小球受力分析,小球受重力,拉力,电场力三个力的作用,要使悬线的偏角α变小,需要减小PQ两极板间的电场强度,PQ两极板距离不变,即只需减小PQ两极板间的电压即可。图中是两个电容器串在一起,所以两个电容器极板间的电压相同。设两电容所带的总电量为Q,PQ电容为C1,总电荷量等于两个电容所带电荷量的总和,即
,电容器所带总电量不变,由
和
?进行分析即可。对小球受力分析如图:由物体的平衡知
,要使悬线的偏角a减小,需要减小F电,即减小PQ两极板间的电场强度,而PQ两极板距离不变,所以只需减小PQ两极板间的电压即可,两个电容器串在一起,两个电容器极板间的电压相同,由
,只需增大a、b的电容C,由
知增大电容C可有三个方法:①减小极板距离d,②增大正对面积S,③换介电常数较大的电介质,则PQ两极板间的电压就减小,所以选项C正确。
本题难度:一般
4、选择题 两个共点力的大小都是F,其合力为F合,则
[? ]
A、F合一定大于F
B、F合一定小于F
C、F合的大小由这两个力之间的夹角决定
D、F合不可能等于F
参考答案:C
本题解析:
本题难度:简单
5、选择题 如图所示,在匀强磁场B的区域中有一光滑斜面体,在斜面上放了一根长L,质量为m的导线,当通以如图示方向的电流I后,导线恰能保持静止,则磁感应强度B可以为( )
A.B=
,方向垂直纸面向外
B.B=,方向垂直纸面向里
C.B=,方向竖直向下
D.B=,方向水平向左