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1、计算题 如图所示,一倾角为θ=37o的绝缘斜面高度为h=3.6m,底端有一固定挡板,整个斜面置于匀强电场中,场强大小为E=1×106N/C,方向水平向右。现有一质量为m=1.1kg,电荷量为q=-1×10-6C的小物体,沿斜面顶端从静止开始下滑,小物体与斜面间的动摩擦因数为?=0.5,且小物体与挡板碰撞时不损失机械能(g=10m/s2,sin37o=0.6,cos37o=0.8)求:

(1)小物体第一次与挡板碰撞前瞬间速度v的大小;
(2)小物体从静止开始下滑到最后停止运动通过的总路程s.
参考答案:(1)
(2)
本题解析:(1)对滑块受力分析,由力的平行四边形定则可求出滑动摩擦力的大小,再根据动能定理列出表达式,从而求出第一次碰撞时滑块的速度大小;
(2)由滑块与斜面摩擦产生热量,从而可求出第二次碰撞后回到水平面时比原来相比向右移动的距离;由于电场力大于重力沿斜面分力与滑动摩擦力之和,则滑块最终停在C处,从而由动能定理可求出总路程.
对物块进行受力分析,如图所示?

解法一:


根据牛顿第二定律得
?
联立代入数据得
?
又
?
?
由
?
则
?
解法二:在运动过程中重力、静电力、摩擦力做功,
根据动能定理得?
?

?
联立代入数据得
?
(2)整个过程中重力、静电力、摩擦力做功,
根据动能定理得

代入数据得
?
点评:考查动能定理、力的平行四边形定则,并让学生知道动能定理过程选取的重要性,同时搞清电场力、重力做功与路径无关,摩擦力做功与路径有关.
本题难度:一般
2、简答题

(1)求此区域内电场强度的大小和方向.
(2)若某时刻微粒在场中运动到P点时,速度与水平方向的夹角为60°,且已知P点与水平地面间的距离等于其做圆周运动的半径.求该微粒运动到最高点时与水平地面间的距离.
(3)当带电微粒运动至最高点时,将电场强度的大小变为原来的1/2(不计电场变化对原磁场的影响),且带电微粒能落至地面,求带电微粒落至地面时的速度大小.
参考答案:(1)mg/q?方向竖直向上(2)
(3)
本题解析:(1)由于带电微粒可以在电场、磁场和重力场共存的区域内沿竖直平面做匀速圆周运动,表明带电微粒所受的电场力和重力大小相等、方向相反。

因此电场强度的方向竖直向上? ………………………… 2分
设电场强度为E,则有mg=qE,即E=mg/q?………………………… 3分
(2)设带电微粒做匀速圆周运动的轨道半径为R,根据牛顿第二定律和洛仑兹力公式有?qvB=mv2/R,解得R=
?…………………………4分
依题意可画出带电微粒做匀速圆周运动的轨迹,由如图所示的几何关系可知,
该微粒运动最高点与水平地面间的距离
hm=5R/2=
?…………………………? 2分
(3)将电场强度的大小变为原来的1/2,则电场力变为原来的1/2,即F电=mg/2
带电微粒运动过程中,洛仑兹力不做功,所以在它从最高点运动至地面的过程中,只有重力和电场力做功。设带电微粒落地时的速度大小为vt,根据动能定理有
mghm-F电hm=
mvt2-
mv2? …………………………3分
解得:
? ………………………… 2分
本题难度:一般
3、简答题 光滑绝缘水平面上有一个带电质点正以速度v向右匀速运动.如果加一个水平方向的匀强电场,经过一段时间后,该质点的速度与初始速度等大反向;如果不加电场,而加一竖直向下的匀强磁场,经过相同的时间,该质点的速度也与初始速度等大反向,求匀强电场的电场强度E和匀强磁场的磁感应强度B的比值
.

参考答案:带电质点(设电量为q,质量为m)所受重力与水平面的支持力平衡,只加电场时,根据牛顿第二定律,有:qE=ma
根据速度时间关系公式,有:-v=v-at
解得:E=2mvqt
只加磁场时,根据牛顿第二定律,有:qvB=mv2r
则周期:T=2πrv=2πmqB
质点经t时间速度等大反向,则:
t=(2n+1)?T2(n=0,1,2,…)
解得:B=(2n+1)πmqt(n=0,1,2,…)
所以EB=2v(2n+1)π(n=0,1,2,…)
答:匀强电场的电场强度E和匀强磁场的磁感应强度B的比值EB=2v(2n+1)π(n=0,1,2,…).
本题解析:
本题难度:一般
4、选择题 如图所示,实线表示在竖直平面内的匀强电场的电场线,电场线与水平方向的夹角为α,水平方向的匀强磁场与电场线正交,有一带电液滴沿斜向上的虚线l做直线运动.l与水平方向的夹角为β,且α>β则下列说法中正确的是( )
A.液滴一定做匀速直线运动
B.液滴一定带负电
C.电场线方向一定斜向下
D.液滴也有可能做匀变速直线运动