题目内容

【题目】如图所示,直角坐标系Oxy位于竖直平面内,x轴与绝缘的水平面重合,在y轴右方有垂直纸面向里的匀强磁场和竖直向上的匀强电场.质量为m2=8×10-3kg的不带电小物块静止在原点O,A点距O点L=0.045m,质量m1=1×10-3kg的带电小物块以初速度v0=0.5m/s从A点水平向右运动,在O点与m2发生正碰并把部分电量转移到m2上,碰撞后m2的速度为0.1m/s,此后不再考虑m1、m2间的库仑力.已知电场强度E=40N/C,小物块m1与水平面的动摩擦因数为μ=0.1,取g=10m/s2,求:

(1)碰后m1的速度;

(2)若碰后m2做匀速圆周运动且恰好通过P点,OP与x轴的夹角θ=30°,OP长为Lop=0.4m,求磁感应强度B的大小;

(3)其它条件不变,若改变磁场磁感应强度的大小为B/使m2能与m1再次相碰,求B/的大小?

【答案】(1)0.4m/s,方向向左 (2)1T (3)0.25T

【解析】

试题(1)m1与m2碰前速度为v1,由动能定理

-μm1gl=m1v-m1v

代入数据解得:v1=0.4 m/s

设v2=0.1 m/s,m1、m2正碰,由动量守恒有:

m1v1=m1v1′+m2v2

代入数据得:v1′=-0.4 m/s,方向水平向左

(2)m2恰好做匀速圆周运动,所以qE=m2g

得:q=2×10-3C

粒子由洛伦兹力提供向心力,设其做圆周运动的半径为R,则

qv2B=m2

轨迹如图,由几何关系有:R=lOP

解得:B=1 T

(3)当m2经过y轴时速度水平向左,离开电场后做平抛运动,m1碰后做匀减速运动.

m1匀减速运动至停,其平均速度为:

=v1′=0.2 m/s>v2=0.1 m/s

所以m2在m1停止后与其相碰

由牛顿第二定律有:f=μm1g=m1a

m1停止后离O点距离:s=

则m2平抛的时间:t=

平抛的高度:h=gt2

设m2做匀速圆周运动的半径为R′,由几何关系有:

R′=h

由qv2B′=

联立得:B′=0.25 T

练习册系列答案
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【题目】某同学要用电阻箱和电压表测量某水果电池组的电动势和内阻,考虑到水果电池组的内阻较大,为了提高实验的精确度,需要测量电压表的内阻。实验器材中恰好有一块零刻度在中央的双电压表,该同学便充分利用这块电压表,设计了如图所示的实验电路,既能实现对该电压表的内阻的测量,又能利用该表完成水果电池组电动势和内阻的测量,他用到的实验器材有:

待测水果电池组(电动势约,内阻约)、双向电压表(量程为,内阻约为)、电阻箱()、滑动变阻器(),一个单刀双掷开关及若干导线。

(1)该同学按如图所示电路图连线后,首先测出了电压表的内阻。请完善测量电压表内阻的实验步骤:

①将的滑动触头滑至最左端,将拨向1位置,将电阻箱阻值调为0;

②调节的滑动触头,使电压表示数达到满偏;

③保持______不变,调节,使电压表的示数达到______;

④读出电阻箱的阻值,记为,则电压表的内阻______。

(2)若测得电压表内阻为,可分析此测量值应______(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。

(3)接下来测量水果电池组的电动势和内阻,实验步骤如下:

①将开关拨至______(选填“1”或“2”)位置,将的滑动触片移到最______端,不再移动;

②调节电阻箱的阻值,使电压表的示数达到一个合适值,记录下电压表的示数和电阻箱的阻值;

③重复步骤②,记录多组电压表的示数及对应的电阻箱的阻值。

(4)若将电阻箱与电压表并联后的阻值记录为,作出图象,则可消除系统误差,如图所示,其中纵截距为,斜率为,则电动势的表达式为______,内阻的表达式为______。

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