(20分)如图所示,水平虚线x下方区域分布着方向水平、垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场,整个空间存在匀强电场(图中未画出)。质量为m,电荷量为+q的小球P静止于虚线x上

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 动量守恒定律/2022-11-16 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

(20分)如图所示,水平虚线x下方区域分布着方向水平、垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场,整个空间存在匀强电场(图中未画出)。质量为m,电荷量为+q的小球P静止于虚线x上方A点,在某一瞬间受到方向竖直向下、大小为I的冲量作用而做匀速直线运动。在A点右下方的磁场中有定点O,长为l的绝缘轻绳一端固定于O点,另一端连接不带电的质量同为m的小球Q,自然下垂。保持轻绳伸直,向右拉起Q,直到绳与竖直方向有一小于50的夹角,在P开始运动的同时自由释放Q,Q到达O点正下方W点时速率为v0。P、Q两小球在W点发生正碰,碰后电场、磁场消失,两小球粘在一起运动。P、Q两小球均视为质点,P小球的电荷量保持不变,绳不可伸长,不计空气阻力,重力加速度为g。

(1)求匀强电场场强E的大小和P进入磁场时的速率v;
(2)若绳能承受的最大拉力为F,要使绳不断,F至少为多大?
(3)若P与Q在W点相向(速度方向相反)碰撞时,求A点距虚线X的距离s。

◎ 答案

(1)  (2) (3)    (n为大于的整数)

◎ 解析


试题分析:(1)设小球P所受电场力为,则                          ①
在整个空间重力和电场力平衡,有                   ②
联立相关方程得                                 ③
设小球P受到冲量后获得速度为,由动量定理得          ④
得:                                                ⑤
(2)设P、Q同向相碰后在W点的速度最大,最大速度为,由动量守恒定律得:
                                                              
此刻速度最大轻绳的张力也为最大,由牛顿运动定律得:
                                                                   
联立相关方程,得                          ⑧
(3)设P在X上方做匀速直线运动的时间为,则      ⑨
设P在X下方做匀速圆周运动的时间为,则:   ⑩
设小球Q从开始运动到与P球相向碰撞的运动时间为,由单摆周期性有:
                  ?
由题意,有:                                   ?
联立相关方程,得:
 (n为大于的整数) ?

◎ 知识点

    专家分析,试题“(20分)如图所示,水平虚线x下方区域分布着方向水平、垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场,整个空间存在匀强电场(图中未画出)。质量为m,电荷量为+q的小球P静止于虚线x上…”主要考查了你对  【动量守恒定律】  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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