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1、计算题 (12分)如右上图,在xOy平面第一象限整个区域分布一匀强电场,电场方向平行y轴向下.在第四象限内存在一有界匀强磁场,左边界为y轴,右边界为
的直线,磁场方向垂直纸面向外.一质量为m、带电荷量为+q的粒子从y轴上P点以初速度v0垂直y轴射人匀强电场,在电场力作用下从x轴上Q点以与x轴正方向成450角进入匀强磁场.已知OQ=l,不计粒子重力.求:
(1)粒子到达Q点的速度vQ为多大?
(2)P点的纵坐标是多少?
(3)若该粒子在磁场中运动时刚好不会穿过y轴,求磁感应强度B的大小.
参考答案:(1)
(2)
(3)
本题解析:(1)Q点速度
(2)设粒子在电场中运动时间为t,有:
?①
②
且P点有
③,联解①②③得:
?

(3) 设此时的轨迹半径为r,由几何关系有:
④
粒子在磁场中的速度:
? ⑤
根据向心力公式得:
⑥
联解④⑤⑥得:
本题难度:一般
2、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
3、计算题 如图所示,以正方形abcd为边界的区域内有平行x轴指向+x方向的匀强电场和垂直纸面向星的匀强磁场,正方形的边长为L,带电粒子(不计重力)从Oc边的中点D,以某一初速度沿y轴正方向射入场区,恰好做直线运动。如果撤去磁场,保留电场,粒子仍以上述初速度从D点射入场区,则粒子从bc边的P点射出场区,设P点的坐标为(L,yp)。求:如果撤去电场,保留磁场,粒子仍以 上述的初速度从D点射入场区,在yP取不同值的情况下,粒子出射点在场区边界上的分布范围。

参考答案:解:设电场强度为E,磁感应强度为B,粒子电量为q,质量为m,初速度为v
当电场和磁场同时存在时,有:qBv=qE ①
撤去磁场,粒子在电场中的偏转距离为
②
撤去电场,设粒子在磁场中做圆周运动的半径为R。由洛伦兹力提供向心力,有
③
在磁场中的偏转距离为
④
由①②③④可得:
⑤
由⑤可知,当
时,y≥0,即粒子从纵轴上射出 ⑥
当yp=L时,由⑤得:
⑦
所以,当
时,x=0,粒子出射点在纵轴上分布范围是:
⑧
当
时,纵坐标y=0,出射点在横坐标上的分布范围是:
⑨
本题解析:
本题难度:困难
4、选择题 竖直放置的平行板电容器,A板接电源正极,B板接负极,在电容器中加匀强磁场,磁场方向与电场方向垂直,在图中垂直纸面向里、从A板中点C的小孔入射一批带正电的微粒,入射的速度大小,方向各不相同(入射速度方向与电场方向夹角小于90°),考虑微粒受重力,微粒在平行板AB间的运动过程中( )
A.所有微粒的动能都将增加
B.所有微粒的机械能都将不变
C.有的微粒可能做匀速圆周运动
D.有的微粒可能做匀速直线运动