题目内容
【题目】（17分）平面直角坐标系
中，第1象限存在沿
轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度
垂直于
轴射入电场，经
轴上的N点与
轴正方向成60角射入磁场，最后从
轴负半轴上的P点与
轴正方向成60角射出磁场，如图所示。不计粒子重力，求：
（1）粒子在磁场中运动的轨道半径R；
（2）粒子从M点运动到P点的总时间
；
（3）匀强电场的场强大小E。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】
试题分析：（1）如图所示，
设粒子过N点时的速度为
，根据平抛运动的速度关系得
分别过N、P点作速度方向的垂线，相交于Q点，则Q是粒子在磁场中做匀速圆周运动的圆心，根据牛顿第二定律得：
，
联立解得轨道半径为：R=
（2）设粒子在电场中运动的时间为
，有ON=
由几何关系得ON=Rsin30+Rcos30
联立解得
粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为T=
由几何关系知∠NQP=150，设粒子在磁场中
运动的时间为
，则
联立解得
故粒子从M点运动到P点的总时间为
（3）粒子在电场中类平抛运动，设加速度为
，则
设沿电场方向的分速度为
，有
联立解得E=
【题目】某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究，一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一小球接触而不固连：弹簧处于原长时，小球恰好在桌面边缘，如图（a）所示．向左推小球，使弹黄压缩一段距离后由静止释放：小球离开桌面后落到水平地面．通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能．回答下列问题：
（1）本实验中可认为，弹簧被压缩后的弹性势能Ep与小球抛出时的动能Ek相等．已知重力加速度大小为g．为求得Ek，至少需要测量下列物理量中的 （填正确答案标号）．
A．小球的质量m |
B．小球抛出点到落地点的水平距离s |
C．桌面到地面的高度h |
D．弹簧的压缩量△x |
E．弹簧原长l0
（2）用所选取的测量量和已知量表示Ek，得Ek= ．
（3）图（b）中的直线是实验测量得到的s﹣△x图线．从理论上可推出，如果h不变．m增加，s﹣△x图线的斜率会 （填“增大”、“减小”或“不变”）：如果m不变，h增加，s﹣△x图线的斜率会 （填“增大”、“减小”或“不变”）．由图（b） 中给出的直线关系和Ek的表达式可知，Ep与△x的 次方成正比．
