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1、简答题 在平行于纸面方向上有一匀强电场，一根长为L，不可伸长的不导电细绳的一端连着一个带电的小球，另一端固定于O点．如图所示．给小球一个初速度，小球可以在竖直平面内作匀速圆周运动，现将电场沿水平轴转动900，而电场强弱不变，则小球要在竖直平面内作完整的圆周运动，运动过程中速率至少应大于或等于______．
参考答案：电场未转动前，小球在竖直平面内作匀速圆周运动，重力与电场力平衡，则有F=mg
将电场沿水平轴转动90°时，当绳子的拉力刚好为零，如图，由重力和电场力的合力提供向心力，小球在这个位置速度最小，根据牛顿第二定律得
本题解析：
本题难度：一般
2、选择题 用长为L的绳子系一小球，在竖直平面内做圆周运动，在最高点的速度不可能为（ ）
A．
B．2
C．
D．
参考答案：在最高点，当绳子拉力为零时，小球得速度最小，根据向心力公式得：
mg=mv2L
解得：v=
本题解析：
本题难度：一般
3、简答题 某平面上有一半径为R的圆形区域，区域内、外均有垂直于该平面的匀强磁场，圆外磁场范围足够大，已知两部分磁场方向相反，方向如图所示，磁感应强度都为B，现在圆形区域的边界上的A点有一个电量为q，质量为m的带正离子沿半径方向射入圆内磁场．求：
（1）若离子的速度大小为v1，求该离子在磁场中的轨道半径r；
（2）若离子与圆心O的连线旋转一周时，离子也恰好回到A点，试求该离子的运动速度v；
（3）在离子恰能回到A点的情况下，该离子回到A点所需的最短时间t．
参考答案：
（1）由?Bqv=mv2r?得r=mvqB?①
（2）如图，O1为粒子运动的第一段圆弧AB的圆心，O2为粒子运动的第二段圆弧BC的圆心，如右图所示，根据几何关系可知?tanθ=rR?②
∠AOB=∠BOC=2θ，如果粒子回到A点，则必有?n×2θ=2π，（n=3，4，5…）③
由①②③可得v=qBRmtanπn，（n=3，4，5…）
（3）粒子做圆周运动的周期T=2πmqB
因为粒子每次在圆形区域外运动的时间和圆形区域内运动的时间互补为一个周期T，所以粒子穿越圆形边界的次数越少，所需时间就越短，因此取n=3，
其轨迹如左图所示，代入到③可得θ=π3?而粒子在圆形区域内运动的圆弧的圆心角为α=π3
故所求的粒子回到A点的最短运动时间?t=T+α2πT=7πm3qB．
答：（1）若离子的速度大小为v1，该离子在磁场中的轨道半径r是mvqB；
（2）若离子与圆心O的连线旋转一周时，离子也恰好回到A点，该离子的运动速度v是qBRmtanπn，（n=3，4，5…）；
（3）在离子恰能回到A点的情况下，该离子回到A点所需的最短时间t是7πm3qB．
本题解析：
本题难度：一般
4、选择题 如图，在垂直纸面向里的匀强磁场的边界上，有两个质量和电量均相同的正、负离子（不计重力），从点O以相同的速度先后射入磁场中，入射方向与边界成θ角，则正、负离子在磁场中（ ）
A．运动时间相同
B．运动轨迹的半径正离子大
C．重新回到边界时速度的大小和方向相同
D．重新回到边界的位置与O点距离正离子要大于负离子
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参考答案：
A、根据左手定则分析可知，正离子逆时针偏转，负离子顺时针偏转，重新回到边界时正离子的速度偏向角为2π-2θ，轨迹的圆心角也为2π-2θ，运动时间t=2π-2θ2π T．同理，负离子运动时间t=2θ2π T，显然时间不等．故A正确．
B、根据牛顿第二定律得
? qvB=mv2r 得：r=mvqB，由题q、v、B大小均相同，则r相同．故B错误．
C、正负离子在磁场中均做匀速圆周运动，速度沿轨迹的切线方向，根据圆的对称性可知，重新回到边界时速度大小与方向相同．故C正确．
D、根据几何知识得知重新回到边界的位置与O点距离S=2rsinθ，r、θ相同，则S相同．故D错误．
故选C．
本题解析：
本题难度：简单
5、选择题 火车轨道在转弯处外轨高于内轨，其高度差由转弯半径与火车速度确定．若在某转弯处规定行驶速度为v，则下列说法中正确的是（ ）
A．当以v的速度通过此弯路时，火车重力与轨道面支持力的合力提供向心力
B．当以v的速度通过此弯路时，火车重力、轨道面支持力和外轨对轮缘弹力的合力提供向心力
C．当速度大于v时，轮缘挤压外轨
D．当速度小于v时，轮缘挤压外轨
参考答案：A、当火车以v的速度通过此弯路时，火车重力与轨道面支持力的合力恰好提供向心力，内外轨都为压力．故A正确，B错误．
? C、若速度大于规定速度，重力和支持力的合力不够提供，此时外轨对火车有侧压力，轮缘挤压外轨．故C正确．
? D、若速度小于规定速度，重力和支持力的合力提供偏大，此时内轨对火车有侧压力，轮缘挤压内轨．故D错误．
故选AC．
本题解析：
本题难度：简单
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