题目内容
20.(1)电场强度E的大小和方向;
(2)M、N之间的距离L,
(3)小球从A点运动到N点的时间.
分析 (1)带电小球在复合场中做匀速圆周运动,知道电场力和重力平衡,靠洛伦兹力提供向心力,根据重力和电场力平衡求出电场强度的大小和方向.
(2)小球进入电磁场区域前做平抛运动,对末速度分解得到合速度;在电磁场中,根据洛伦兹力提供向心力,结合进入复合场中的速度大小,求出轨道半径,根据几何关系求出MN间的距离.
(3)对平抛运动,根据分速度公式列式求解时间;对圆周运动过程,根据t=$\frac{α}{2π}T$求解时间;最后得到总时间.
解答 解:(1)小球进入电磁场复合区后做匀速圆周运动,电场力与重力平衡,故:
qE=mg,
解得:E=$\frac{mg}{q}=\frac{0.01×10}{1.0×1{0}^{-2}}N/C=10N/C$;
电场力向上,而小球带负电荷,故场强向下;
(2)对应平抛的末速度,有:cosθ=$\frac{{v}_{0}}{v}$,
解得v=$\frac{{v}_{0}}{cos45°}=\frac{2m/s}{\frac{\sqrt{2}}{2}}=2\sqrt{2}m/s$;
小球在电磁场中做匀速圆周运动,画出轨迹,如图所示:![]()
结合几何关系,有:L=$\sqrt{2}$r,
根据牛顿第二定律,有:$qvB=m\frac{{v}^{2}}{r}$,
联立解得:L=0.4m;
(3)对平抛运动,竖直分速度:vy=vsin45°=gt1,
解得:t1=$\frac{vsin45°}{g}=\frac{2\sqrt{2}×\frac{\sqrt{2}}{2}}{10}s=0.2s$;
对于圆周运动,运动时间:t2=$\frac{\frac{π}{2}}{2π}T$=$\frac{1}{4}×\frac{2πm}{qB}$=$\frac{πm}{2qB}$=$\frac{π×0.01}{2×1{0}^{-2}×10}s$=$\frac{π}{20}$s,
故小球从A点运动到N点的时间t=t1+t2=0.2s+$\frac{π}{20}$s≈0.357s;
答:(1)电场强度E的大小为10N/C,方向竖直向下;
(2)M、N之间的距离L为0.4m,
(3)小球从A点运动到N点的时间约为0.357s.
点评 本题要掌握平抛运动的处理方法,粒子在磁场中做匀速圆周运动,能正确的画出运动轨迹,并根据几何关系确定各量之间的关系.
| A. | 电流表的工作原理是安培力对通电导线的加速作用 | |
| B. | 电流表的工作原理是安培力对通电导线的转动作用 | |
| C. | 电流表指针的偏转角与所通电流无关 | |
| D. | 电流表指针的偏转角与所通电流成反比 |
| A. | 若q从A点由静止释放,在由A点向O点运动的过程中,加速度一定先增大后减小 | |
| B. | q由A向O运动的过程电势能逐渐增大 | |
| C. | q运动到O点时的动能最大 | |
| D. | q运动到O点时的电势能为零 |
A.表面光滑的长木板(长度为L)
B.小车
C.质量为m的钩码若干个
D.方木块(备用垫木板)
E.米尺
F.秒表
实验过程:
第一步,在保持斜面倾角不变时,探究加速度与质量的关系,实验中,通过向小车放入钩码来改变物体质量,只要测出小车由斜面顶端滑至底端所用时间t,就可以由公式a=求出a,某同学记录了数据如a表所示:根据以上信息,我们发现,在实验误差范围内质量改变之后平均下滑时间不改变(填“改变”或“不改变”).
| 质量 时间 次数 | M | M+m | M+2m |
| 1 | 1.42 | 1.41 | 1.42 |
| 2 | 1.40 | 1.42 | 1.39 |
| 3 | 1.41 | 1.38 | 1.42 |
| A. | M点是振动加强点 | |
| B. | 图示时刻质点M的速度为零 | |
| C. | 甲波传播速度v1大于乙波传播速度v2 | |
| D. | 由图示时刻开始,再经$\frac{1}{4}$周期,M将位于波峰 |