题目内容

14.如图所示,匀强磁场的方向竖直向下.磁场中有光滑的水平桌面,在桌面上平放着内壁光滑、底部有带电小球的试管.在水平拉力F作用下,试管向右匀速运动,带电小球能从管口处飞出.则(  )
A.小球带负电B.小球运动的轨迹是一条抛物线
C.洛伦兹力对小球做正功D.水平拉力F是不断变大

分析 小球能从管口处飞出,说明小球受到指向管口洛伦兹力,由左手定则,分析电性.将小球的运动分解为沿管子向里和垂直于管子向右两个方向.根据受力情况和初始条件分析两个方向的分运动情况,研究轨迹,确定F如何变化.

解答 解:A、小球能从管口处飞出,说明小球受到指向管口洛伦兹力,根据左手定则判断,小球带正电.故A错误.
B、设管子运动速度为v1,小球垂直于管子向右的分运动是匀速直线运动.小球沿管子方向受到洛伦兹力的分力F1=qv1B,q、v1、B均不变,F1不变,则小球沿管子做匀加速直线运动.与平抛运动类似,小球运动的轨迹是一条抛物线.故B正确.
C、洛伦兹力总是与速度垂直,不做功.故C错误.
D、设小球沿管子的分速度大小为v2,则小球受到垂直管子向左的洛伦兹力的分力F2=qv2B,v2增大,则F2增大,而拉力F=F2,则F逐渐增大.故D正确.
故选:BD.

点评 本题中小球做类平抛运动,其研究方法与平抛运动类似:运动的合成与分解,其轨迹是抛物线.本题采用的是类比的方法理解小球的运动.

练习册系列答案
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19.对于落体的运动规律的研究,历史上有两位著名的科学家做出了具大的贡献,他们是亚里士多德和伽利略.关于他们的研究工作,回答以下问题:
(一) 对“落体运动快慢”问题,亚里士多德和伽利略存在着不同的研究方法和观点.请完成下表:
亚里士多德伽利略
研究问题的方法思辨
观点物体下落快慢与物体轻重无关
(二)科学探究活动通常包括以下要素:提出问题,猜想与假设,制定计划与设计实验,进行实验与收集证据,分析与论证,评估,交流与合作等.伽利略对落体的运动规律探究过程如下:
A.伽利略依靠逻辑的力量推翻了亚里斯多德的观点.
B.伽利略提出了“落体运动的速度v与时间t成正比”的观点.
C.为“冲淡”重力,伽利略设计用斜面来研究小球在斜面上运动的情况.
D.伽利略换用不同质量的小球,沿同一斜面从不同位置由静止释放,并记录相应数据.
E.伽利略改变斜面的倾角,重复实验,记录相应数据.
F.伽利略对实验数据进行分析.
G.伽利略将斜面实验得到的结论推广到斜面的倾角增大到90°时.
(1)与上述过程中B步骤相应的科学探究要素是猜想与假设.
(2)与上述过程中F步骤相应的科学探究要素是分析与论证.
(三)伽利略提出了“落体运动的速度v与时间t成正比”的观点,但在伽利略时代无法直接测出物体运动的速度.伽利略借助于数学方法,通过数学推理,巧妙地将研究“速度与时间的关系”转换为研究“位移与时间的关系”,解决了这一难题.接着,伽利略用一条刻有光滑凹槽的长木板做成一个斜面,让小球沿斜槽滚下,同时使用水钟测量时间.下表是伽利略手稿中记录的一组实验数据.
时间单位t1234567
距离单位s3213029852682411921600
(1)伽利略将研究“速度与时间的关系”转换为研究“位移与时间的关系”的研究方法叫做“转换法”.下面给出的四个实例,其中采取的研究方法与上述研究方法相同的是D
A.在不需要考虑物体本身的大小和形状时,用质点来代替物体
B.在研究力和运动的关系时,为消除摩擦力的影响,伽利略用理想实验的方法对这一问题进行研究
C.在探究加速度、力和质量三者之间关系时,先保持质量不变研究加速度与力的关系;然后再保持力不变研究加速度与质量的关系
D.在“探究弹性势能的表达式”的探究活动中,我们通过研究“拉力做功与弹簧的劲度系数k和弹簧伸长量l的关系”,得出了弹性势能的表达式
(2)写出伽利略得出的位移与时间的关系.(提示:自由落体运动初速度为0)
(3)上表的实验数据能验证伽利略得出的位移与时间的关系吗?如果能,请简要写出你的理由,并在下列坐标纸中作出能直观反映这一结论正确的图象.如果不能,请说明理由.
(如有需要可利用上表中的空格,作图时请标明横轴的意义.)

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