题目内容
15.(1)粒子从O到P与从P到M的过程中电场力做功的大小之比;
(2)OP连线上与M点等电势的点的坐标;
(3)粒子由P点运动到M点所需的时间.
分析 (1)粒子运动过程中,洛伦兹力不做功,只有电场力做功,根据动能定理求解.
(2)根据电势差的定义式求出O点与P点、M点间的电势差.由公式U=Ed,求出OD,由数学知识可得解.
(3)带电粒子从P到M过程中做类平抛运动,由运动的分解法,根据牛顿第二定律和运动学公式结合求解.
解答
解:(1)设粒子在P点时的动能为Ek,则初动能为2Ek,在M点的动能为1.25Ek.
由于洛伦兹力不做功,粒子从O点到P点和从P点到M点的过程中,电场力做的功大小分别为W1、W2
由动能定理得:
-W1=Ek-2Ek
W2=1.25Ek-Ek
则 W1:W2=4:1
(2)O点和P点及M点的电势差分别为:UOP=$\frac{{E}_{k}}{q}$,UOM=$\frac{0.75{E}_{k}}{q}$
设OP连线上与M点电势相等的点为D,由几何关系得OP的长度为5m,
沿OP方向电势下降.则:$\frac{{U}_{OD}}{{U}_{OP}}$=$\frac{{U}_{OM}}{{U}_{OP}}$=$\frac{OD}{OP}$=$\frac{0.75}{1}$
得OD=3.75m,OP与X轴的夹角α,则:sinα=$\frac{3}{5}$
D点的坐标为x D=ODcosα=3 m,YD=ODsinα=2.25m
即:D (3 m,2.25 m)
(3)由于OD=3.75 m 而OMcos∠MOP=3.75 m 所以MD垂直于OP
由于MD为等势线,因此OP为电场线,方向从O到P
带电粒子从P到M过程中做类平抛运动,设运动时间为t
则DP=$\frac{1}{2}\frac{Eq}{m}{t^2}$
又,DP=OP-OD=1.25m
解得:t=0.5s
答:
(1)粒子从O到P与从P到M的过程中电场力做功的大小之比是4:1;
(2)OP连线上与M点等电势的点的坐标是(3 m,2.25 m);
(3)粒子由P点运动到M点所需的时间是0.5s.
点评 本题是带电粒子在复合场中运动的类型,画出磁场中运动轨迹,电场中运用运动的分解都是常规方法,要能灵活运用几何知识求解磁场中空间尺寸
| A. | 在图中t=0时刻穿过线圈的磁通量均为零 | |
| B. | 线圈先后两次转速之比为2:1 | |
| C. | 交流电a的瞬时值为u=10sin5πtV | |
| D. | 交流电b电压的最大值为5V |
| A. | $\frac{t}{2}$ | B. | $\frac{{\sqrt{5}-1}}{2}t$ | C. | $\frac{{\sqrt{6}-1}}{2}t$ | D. | $\frac{{\sqrt{7}-1}}{2}t$ |
| A. | 1s末 | B. | 2s末 | C. | 3s末 | D. | 4s末 |
| A. | 公式②适用于任何电路的热功率的计算 | |
| B. | 公式①②④适用于任何电路电功率的计算 | |
| C. | 公式④适用于任何电路的电功率的计算 | |
| D. | 以上均正确 |
| A. | 沿初速度方向做匀速运动 | |
| B. | 向下极板方向偏转,做匀变速曲线运动 | |
| C. | 向上极板方向偏转,轨迹为一段圆弧 | |
| D. | 向上极板方向偏转,轨迹为抛物线 |