(16分)在竖直平面内有一圆形绝缘轨道,半径为R=0.4m,匀强磁场垂直于轨道平面向里,一质量为m=1×10-3kg、带电量为q=+3×10-2C的小球,可在内壁滑动,如图甲所示,开始时,在

◎ 题目

(16分)在竖直平面内有一圆形绝缘轨道,半径为R=0.4m,匀强磁场垂直于轨道平面向里,一质量为m=1×10-3kg、带电量为q=+3×10-2C的小球,可在内壁滑动,如图甲所示,开始时,在最低点处给小球一个初速度v0,使小球在竖直平面内逆时针做圆周运动,如图乙(a)是小球在竖直平面内做圆周运动的速率v随时间变化的情况,图乙(b)是小球所受轨道的弹力F随时间变化的情况,结合图象所给数据,(取g=10m/s2) 求:
(1)磁感应强度的大小;
(2)初速度v0的大小。

◎ 答案

(1)0.25T (2)8m/s

◎ 解析

(1)从乙图(a)可知,小球第二次到达最高点时,速度大小为4m/s,而由乙图(b)知,此时轨道与球间的弹力为零,故代入数据得:B=0.25T
(2)从图乙可知,小球最初在最低点时,轨道与球之间的弹力为F=0.11N,根据牛顿第二定律得:代入数据得:v0=8m/s
本题考查带电粒子在磁场中的偏转,在圆周运动中无论小球运动到哪个位置,沿着半径方向的合力提供向心力,结合图像分析a图中小球第二次到达最高点时速度为4m/s,分析受力列公式求解,同理分析乙图最初在最低点时,轨道的弹力最大,列公式求解
点评:本题利用图像传递着速度和支持力的一些信息,把两个图结合来看是本题的关键,圆周运动中沿着半径方向的合力提供向心力,分析步骤:进行受力分析、把不在半径方向的力分解后进行合成、根据沿着半径方向的力提供向心力

◎ 知识点

    专家分析,试题“(16分)在竖直平面内有一圆形绝缘轨道,半径为R=0.4m,匀强磁场垂直于轨道平面向里,一质量为m=1×10-3kg、带电量为q=+3×10-2C的小球,可在内壁滑动,如图甲所示,开始时,在…”主要考查了你对  【带电粒子在电场中的偏转】  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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