如图所示,光滑的绝缘平台水平固定,在平台右下方有相互平行的两条边界MN与PQ,其竖直距离为h=1.7m,两边界间存在匀强电场和磁感应强度为B=0.9T且方向垂直纸面向外的匀强磁

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 向心力/2022-09-29 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,光滑的绝缘平台水平固定,在平台右下方有相互平行的两条边界MN与PQ,其竖直距离为h=1.7m,两边界间存在匀强电场和磁感应强度为B=0.9T且方向垂直纸面向外的匀强磁场,MN过平台右端并与水平方向呈θ=37°.在平台左端放一个可视为质点的A球,其质量为mA=0.17kg,电量为q=+0.1C,现给A球不同的水平速度,使其飞出平台后恰好能做匀速圆周运动.g取10m/s2
(1)求电场强度的大小和方向;
(2)要使A球在MNPQ区域内的运动时间保持不变,则A球的速度应满足的条件?(A球飞出MNPQ区域后不再返回)
(3)在平台右端再放一个可视为质点且不带电的绝缘B球,A球以vA0=3m/s的速度水平向右运动,与B球碰后两球均能垂直PQ边界飞出,则B球的质量为多少?
魔方格

◎ 答案

(1)A球能做圆周运动,必须有:Eq=mAg
  E=
mAg
q
=17N/C
,电场强度方向竖直向上

魔方格

(2)A球在MNPQ区域运动时间相等,必须从边界MN飞出,
如图所示,最大半径满足:R′cosθ+R′=hcosθ
A球做匀速圆周运动有:BqvA=
v2A
R′

解得:vA=0.4m/s
依题意,A球速度必须满足:0<vA≤0.4m/s
(3)AB相碰后,A做匀速圆周运动,半径R=h
BqvA=mA
V2A
R
得 vA=0.9m/s
B球做平抛运动,设飞行的水平距离为x,时间为t,有:
  x=vB0t
  h-xtanθ=
1
2
gt2

 vB0=vytanθ=gttanθ
得vB0=3m/s
对于碰撞过程,由动量守恒定律得:
 mAvA0=mAvA+mBvB0
解得,mB=0.119Kg
答:
(1)电场强度的大小为17N/C,电场强度方向竖直向上;
(2)A球速度必须满足:0<vA≤0.4m/s.
(3)B球的质量为0.119Kg.

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,光滑的绝缘平台水平固定,在平台右下方有相互平行的两条边界MN与PQ,其竖直距离为h=1.7m,两边界间存在匀强电场和磁感应强度为B=0.9T且方向垂直纸面向外的匀强磁…”主要考查了你对  【向心力】,【牛顿第二定律】,【带电粒子在匀强磁场中的运动】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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