题目内容

（12分）一个3/4圆弧形的光滑细圆环轨道ABC水平放置，此轨道固定在光滑的水平面上。轨道半径为R，C、O、B在一条直线上，如图所示。圆心O与A、D在同一条直线上，MN是放在AD上长为2R的木板，木板的厚度不计，左端M正好位于A点。整个装置处于垂直AD方向如图所示的匀强电场中，电场强度大小为E。将一个质量为m，带电量为+q的小球(可视为质点)从过A点并垂直于AD的直线上的某点P由静止开始释放，则：
(1) 若小球由圆弧轨道经C点射出后，恰好能打到木板MN 的中点，则小球从C点射出的速度大小为多大？
(2) 在（1）的情景下，小球运动到轨道上的B点时对轨道的压力是多大？
(3) 某同学认为只要调节释放点P到A点的距离L，总可以使小球经过C后打到木板的最左端M点，试判断这位同学的说法是否合理？若合理，试计算出L的数值；若不合理，请通过计算说明理由。
（2）7qE（3）不可能使小球经过C点打到木板的最左端M点。
设小球经过C点的速度为，从C到木板MN的中点的时间为t
对小球，从C到木板MN的中点，有……①    ……1分
……②        ……1分
由①②：……③                           ……1分
（2）（4分）
解：设小球运动到B点时的速度为，对小球，从B到C由动能定理得：
……④                       ……1分
设在B点轨道对小球的作用力为F，则……⑤  ……1分
由③④⑤得：F=7qE ……⑥                                 ……1分
由牛顿第三定律得，小球运动到B点时对轨道的压力的大小为7qE……⑦……1分
（3）（3分）
这位同学的分析不合理。
解：设小球经过C点的最小速度为，则 ……⑧   ……1分
设此情景下小球从圆弧轨道上的C点经过时间打到木板上，且经过的水平距离为，则

                …… ⑨                         ……1分
由⑧⑨得，    ……⑩                          ……1分
由于＞R，则无论如何调节释放点到A点的距离L，不可能使小球经过C点打到木板的最左端M点。
评分说明：①到⑩各1分
本题考查粒子在复合场中的运动，难度较大，小球从Ｐ点释放后受到重力和电场力作用，由动能定理可求得小球在Ａ点速度，经过C点后受到垂直于速度的重力和电场力的作用，小球做类平抛运动，由水平方向匀速直线运动和竖直方向匀加速直线运动可求得经过C点速度大小，以小球经过BC段为研究对象，应用动能定理，克服重力和电场力做功等于动能的变化量，由此求得在B点的速度，在B点由合力提供向心力，由圆周运动公式可求得支持力大小，小球经过C点时由重力和电场力提供向心力时速度最小，由经过C点后的类平抛运动的规律可求得此时的水平距离，由此可判断该同学的分析不合理
练习册系列答案
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如图所示，电源电动势E0＝15 V，内阻r0＝1Ω，电阻R1＝30 Ω，R2＝60Ω.间距d＝0.2 m的两平行金属板水平放置，板间分布有垂直于纸面向里、磁感应强度B＝1 T的匀强磁场．闭合开关S，板间电场视为匀强电场，将一带正电的小球以初速度v＝0.1 m/s沿两板间中线水平射入板间．设滑动变阻器接入电路的阻值为Rx，忽略空气对小球的作用，取g＝10 m/s2.

(1)当Rx＝29 Ω时，电阻R2消耗的电功率是多大？
(2)若小球进入板间做匀速圆周运动并与板相碰，碰时速度与初速度的夹角为60°，则Rx是多少？
（10分）如图所示，一倾角为θ=37o的绝缘斜面高度为h=3m，底端有一固定挡板，整个斜面置于水平向右匀强电场中，场强E=1×106N/C．现有一质量为m=0.2kg，电荷量为q=－1×10－6C的小物体，沿斜面顶端从静止开始下滑，小物体与斜面间的动摩擦因数为µ=0.2，且小物体与挡板碰撞时不损失机械能(g=10m/s2,sin37o=0.6，cos37o=0.8）求：

(1)小物体第一次与挡板碰撞前瞬间的动能；
(2)小物体从静止开始下滑到最后停止运动通过的总路程s．
有一匀强电场，其场强为E，方向水平向右，把一个半径为r的光滑绝缘环，竖直放置于场中，环面平行于电场线，环的顶点A穿有一个质量为m，电量为q(q>0)的空心小球，如图所示，当小球由静止开始从A点下滑1/4圆周到B点时，小球对环的压力大小为(    )
A．2mgB．qEC．2mg+qED．2mg+3qE
如图所示，在真空中一条竖直向下的电场线上有a、b两点．一带电质点在a处由静止释放后沿电场线向上运动，到达b点时速度恰好为零．则下面说法正确的是 (　　)
A．该带电质点一定带正电荷
B．a点的电场强度大于b点的电场强度、
C．a点的电场强度小于b点的电场强度
D．质点在b点所受到的合力一定为零
如图所示，套在足够长的绝缘粗糙直棒上的带正电小球，其质量为m，带电荷量为q，小球可在棒上滑动，现将此棒竖直放入沿水平方向且互相垂直的匀强磁场和匀强电场中。设小球电荷量不变，在小球由静止下滑的过程中       (　 　)  
                                                 
A．小球加速度一直增大
B．小球速度一直增大，直到最后匀速
C．杆对小球的弹力一直减小
D．小球所受洛伦兹力一直增大，直到最后不变
（14分）如图21所示，在直角坐标系xoy的第一、四象限区域内存在边界平行y轴的两个有界的匀强磁场：垂直纸面向外的匀强磁场Ⅰ、垂直纸面向里的匀强磁场Ⅱ。O、M、P、Q为磁场边界和x轴的交点，；在第三象限存在沿y轴正向的匀强电场。一质量为带电量为的带电粒子从电场中坐标为()的点以速度沿+x方向射出，恰好经过原点O处射入区域Ⅰ又从M点射出区域Ⅰ（粒子的重力不计）。

（1）求第三象限匀强电场场强E的大小；
（2）求区域Ⅰ内匀强磁场磁感应强度B的大小；
（3）若带电粒子能再次回到原点O，问区域Ⅱ内磁场的宽度至少为多少？粒子两次经过原点O的时间间隔为多少？     
（18分）如图所示，平行且足够长的两条光滑金属导轨，相距0．5 m，与水平面夹角为30°，不计电阻，广阔的匀强磁场垂直穿过导轨平面，磁感应强度B=0．4 T，垂直导轨放置两金属棒和，长度均为0．5 m，电阻均为0．1Ω，质量分别为0．1 kg和0．2 kg，两金属棒与金属导轨接触良好且可沿导轨自由滑动。现棒在外力作用下，以恒定速度ν=1.5m/s沿着导轨向上滑动，棒则由静止释放。试求：（取g="10" m／s2）

（1）金属棒产生的感应电动势；
（2）闭合回路中的最小电流和最大电流；
（3）金属棒的最终速度。
（2011·广东理综·T35）如图19（a）所示，在以O为圆心，内外半径分别为和的圆环区域内，存在辐射状电场和垂直纸面的匀强磁场，内外圆间的电势差U为常量，,一电荷量为+q，质量为m的粒子从内圆上的A点进入该区域，不计重力。
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（2）若撤去电场，如图19（b）,已知粒子从OA延长线与外圆的交点C以速度射出，方向与OA延长线成45°角，求磁感应强度的大小及粒子在磁场中运动的时间
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