题目内容
5.如图甲所示,绝缘轻质细绳一端固定在方向相互垂直的匀强电场和匀强磁场中的O点,另一端连接带正电的小球,小球电荷量q=6×10-7C,在图示坐标中,电场方向沿竖直方向,坐标原点O的电势为零.当小球以2m/s的速率绕O点在竖直平面内做匀速圆周运动时,细绳上的拉力刚好为零.在小球从最低点运动到最高点的过程中,轨迹上每点的电势φ随纵坐标y的变化关系如图乙所示,重力加速度g=10m/s2.则下列判断正确的是( )A. | 匀强电场的场强大小为5×106 v/m | |
B. | 小球重力势能增加最多的过程中,电势能减少了2.4 J | |
C. | 小球做顺时针方向的匀速圆周运动 | |
D. | 小球所受的洛伦兹力的大小为0.03 N |
分析 由乙图利用U=Ed即可求得匀强电场的场强,再根据题境知道小球的受力情况,即重力等于电场力,洛伦兹力提供向心力,根据左手定则即可分析小球的运动方向;再利用能量守恒和电势能的关系判断电势能的减少即可.
解答 解:A、根据题意和乙图可知,E=$\frac{Φ}{d}$=$\frac{Φ}{R}$=$\frac{20000}{0.4}$=5×106V/m,故A正确;
B、根据题意可知,小球所受的电场力大小等于重力,洛伦兹力提供向心力,所以小球重力势能增加最多时,电势能减少最多,大小为:2qφ=2×6×10-7×2×106J=2.4J,故B正确;
C、洛伦兹力提供向心力,据左手定则可知,小球做逆时针运动,故C错误;
D、由以上分析可知:mg=Eq,f=qvB=m$\frac{{v}^{2}}{r}$,联立以上解得:f=3N,故D错误.
故选:AB.
点评 本题考查带电粒子在复合场中的运动,只要能把小球的受力情况和特点挖掘出来,此题就会迎刃而解;还需注意利用乙图求场强,能量守恒求电势能的减小的方法.
练习册系列答案
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A. | 由于有机械能损失,第一次反弹后上升的最大高度一定低于跳台的高度 | |
B. | 第一次下落到最低位置处系统的动能为零,弹性势能最大 | |
C. | 跳下后系统动能最大时刻的弹性势能为零 | |
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C. | 第一个2s内的位移与第二个2s内的位移之差为零 | |
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A. | a点振动加强 | |
B. | d点振动减弱 | |
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14.如图是某型号手机充电器里的变压器(可视为理想变压器),当a、b端接220V交流电时,c、d端输出4.2V交流电,则充电器正常工作时( )
A. | 通过a、b端的电流小于通过c、d端的电流 | |
B. | 连接a、b端的线圈匝数小于连接c、d端的线圈匝数 | |
C. | 连接a、b端的线圈匝数大于连接c、d端的线圈匝数 | |
D. | 通过a、b端的电流频率等于通过c、d端的电流频率 |
15.一列沿x轴负方向传播的简谐横波,在t=0时刻的波形如图中实线所示,t=0.02s时刻的波形如图中虚线所示.则该波的传播速度可能是( )
A. | 1m/s | B. | 1.5m/s | C. | 2m/s | D. | 2.5m/s |