题目内容
如图所示,一根水平光滑的绝缘直槽轨连接一个竖直放置的半径为R=0.50m的绝缘光滑槽轨。槽轨处在垂直纸面向外的匀强磁场中,磁感应强度B=0.50T。有一个质量m=0.10g、带电量为q=+1.6×10-3C的小球在水平轨道上向右运动。若小球恰好能通过最高点,重力加速度g=10m/s2。求:
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(1)小球在最高点所受的洛伦兹力F;
(2)小球的初速度v0。
(1)F=8×10-4N(2)v0=4.58m/s
【解析】
试题分析:(1)设小球在最高点的速度为v,则由题意和左手定则得:
,方向竖直向上………………①
由于小球恰好能通过最高点,由牛顿第二定律有:
………………②
联解①②代入数据得:
F=8×10-4N………………③
(2)由于轨道光滑,且洛伦兹力不做功,由机械能守恒定律可得:
………………④
………………⑤
联解④⑤代入数据得:
v0=4.58m/s………………⑥
考点:考查了带电粒子在磁场中的运动,牛顿第二定律,机械能守恒定律
某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律。频闪仪每隔0.05s 闪光一次,用毫米刻度尺测得相邻两个时刻小球上升的高度分别为s1=26.3cm,s2=23.68cm,s3=21.16cm,s4=18.66cm,s5=16.04cm,该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表所示(当地重力加速度g=9.80m/s2,小球质量m=0.10kg):
时刻 |
|
|
|
|
速度(m/s) |
| 4.48 | 3.98 | 3.47 |
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(1)上面测量高度的五个数据中不符合有效数字读数要求的是 段,应记作 cm;
(2)由频闪照片上的数据计算t2时刻小球的速度
=__________m/s;(计算结果保留三位有效数字)
(3)从t2到t5时间内,重力势能增量
=_________J,动能减少量
=________J;(计算结果保留三位有效数字)
(4)在误差允许的范围内,若
与
近似相等,从而验证了机械能守恒定律。由上述计算所得
_____
(选填“>”、“<”或“=”),造成这种结果的主要原因是 。