（18分）如圖(a)所示，有兩級(jí)光滑的絕緣平臺(tái)，高一級(jí)平臺(tái)距離絕緣板的中心Ｏ的高度為h，低一級(jí)平臺(tái)高度是高一級(jí)平臺(tái)高度的一半．絕緣板放在水平地面上，板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，一輕質(zhì)彈簧一端連接在絕緣板的中心，另一端固定在墻面上。邊界ＧＨ左邊存在著正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為Ｅ，磁感應(yīng)強(qiáng)度變化情況如圖(b)所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為Ｂ．有一質(zhì)量為m、帶負(fù)電的小球從高一級(jí)平臺(tái)左邊緣以一定初速滑過平臺(tái)后在t=0時(shí)刻垂直于邊界ＧＨ進(jìn)入復(fù)合場(chǎng)中，設(shè)小球剛進(jìn)入復(fù)合場(chǎng)時(shí)磁場(chǎng)方向向外且為正值．小球做圓周運(yùn)動(dòng)至Ｏ點(diǎn)處恰好與絕緣板發(fā)生彈性碰撞，碰撞后小球立即垂直于邊界ＧＨ返回并滑上低一級(jí)平臺(tái)，絕緣板從C開始向右壓縮彈簧的最大距離為Ｓ到達(dá)D，求：

⑴ 磁場(chǎng)變化的周期Ｔ；
⑵ 小球從高一級(jí)平臺(tái)左邊緣滑出的初速度v；
⑶ 絕緣板的質(zhì)量Ｍ；
⑷ 絕緣板壓縮彈簧具有的彈性勢(shì)能ＥP．

⑴    ⑵   ⑶  3m ⑷ 3μmgS．

解析試題分析：⑴帶電小球垂直于邊界ＧＨ進(jìn)入復(fù)合場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)到Ｏ點(diǎn)恰與絕緣板碰撞，碰后能返回平臺(tái)，說明小球在復(fù)合場(chǎng)中　　qＥ＝mg　       1分
洛侖茲力做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，且經(jīng)過半個(gè)圓周到達(dá)Ｏ點(diǎn)，碰后再經(jīng)過半個(gè)周期回到二級(jí)平臺(tái)．由   qvＢ＝m      1分
Ｔ＝    1分
得到帶電粒子在磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的周期公式 Ｔ＝      1分
①②消去q，得交變磁場(chǎng)變化的周期 Ｔ＝     1分
⑵由牛頓第二定律有：qvＢ＝m 
由幾何關(guān)系有：r＝h/2        1分
①③④聯(lián)立，解得：　v＝      2分
⑶設(shè)小球碰撞后的速度大小為V，絕緣板的速度大小為Vm。則題意可知，小球返回的半徑r′=＝，又根據(jù)r＝可得：則V＝       1分
小球與絕緣板碰撞過程中，以小球和絕緣板為系統(tǒng)，動(dòng)量守恒。
有：mv＝ mV＋ＭVm      2分
而小球與絕緣板發(fā)生的是彈性碰撞，它們構(gòu)成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，有：
有： mv2＝mV2＋ＭVm2        2分
⑤⑥⑦聯(lián)立解得：Ｍ＝3m       1分
⑷絕緣板從Ｃ點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至Ｄ點(diǎn)的過程中，根據(jù)功能關(guān)系有：
ＥＰ＋μＭgS＝ＭVm2        2分
①③⑤⑥⑦⑨⑩聯(lián)立解得：ＥＰ＝ 3μmgS．       2分
考點(diǎn)：本題考查帶電粒子在混合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)、動(dòng)能定理、動(dòng)量守恒、機(jī)械能守恒、功能關(guān)系。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

如圖所示，固定于水平桌面上足夠長(zhǎng)的兩平行光滑導(dǎo)軌PQ、MN，其電阻不計(jì)，間距d＝0.5m，P、M兩端接有一只理想電壓表，整個(gè)裝置處于豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，兩金屬棒ab、cd垂直導(dǎo)軌放置，其電阻均為r＝0.1Ω,質(zhì)量均為m＝0.5kg，與導(dǎo)軌接觸良好�，F(xiàn)固定棒ab，使cd在水平恒力F＝0.8N的作用下，由靜止開始做加速運(yùn)動(dòng)。求

（1）棒cd哪端電勢(shì)高？
（2）當(dāng)電壓表讀數(shù)為U＝0.2V時(shí)，棒cd的加速度多大？
（3）棒cd能達(dá)到的最大速度vm。

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

如圖甲所示，兩平行金屬板A、B的板長(zhǎng)L=0．2m，板間距d=0．2m，兩金屬板間加如圖乙所示的交變電壓，并在兩板間形成交變的勻強(qiáng)電場(chǎng)，忽略其邊緣效應(yīng)，在金屬板上側(cè)有一方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其上下寬度D= 0．4m，左右范圍足夠大，邊界MN和PQ均與金屬板垂直，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B =1×l0－2T．在極板下側(cè)中點(diǎn)O處有一粒子源，從t=0時(shí)起不斷地沿著OO’發(fā)射比荷=1×l08 C/kg．初速度為v0=2×l05m/s的帶正電粒子，忽略粒子重力、粒子間相互作用以及粒子在極板間飛行時(shí)極板間的電壓變化．

（1）求粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的最大速率；
（2）對(duì)于能從MN邊界飛出磁場(chǎng)的粒子，其在磁場(chǎng)的入射點(diǎn)和出射點(diǎn)的間距s是否為定值？若是，求該值；若不是，求s與粒子由O出發(fā)的時(shí)刻t之間的關(guān)系式；
（3）定義在磁場(chǎng)中飛行時(shí)間最長(zhǎng)的粒子為{A類粒子}，求出{A類粒子}在磁場(chǎng)中飛行的時(shí)間，以及由O出發(fā)的可能時(shí)刻．

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

如圖甲所示，兩塊長(zhǎng)為L(zhǎng)（L未知）的平行金屬板M、N，彼此正對(duì)，板間距亦為L(zhǎng)�，F(xiàn)將N板接地，M上電勢(shì)隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示。兩平行金屬板左邊緣的中線處放置一個(gè)粒子源，能沿中線方向連續(xù)不斷地放出一定速度的帶正電粒子。已知帶電粒子的荷質(zhì)比，粒子的重力和粒子之間的作用力均可忽略不計(jì)。若某時(shí)刻粒子源放出的粒子恰能從平行金屬板右邊緣離開電場(chǎng)（設(shè)在每個(gè)粒子通過電場(chǎng)區(qū)域的時(shí)間內(nèi)，可以把板間的電場(chǎng)看作是恒定的），同時(shí)進(jìn)入金屬板右方磁感強(qiáng)度為T，方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一段時(shí)間后正粒子垂直打在屏PQ上，屏PQ與金屬板右邊緣的距離為d=0.5m。

求
①粒子在磁場(chǎng)中的速度？
②為完成以上運(yùn)動(dòng)帶電粒子應(yīng)在哪個(gè)時(shí)刻進(jìn)入電場(chǎng)？

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

（18分）如圖，空間存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)方向?yàn)閥軸正方向，磁場(chǎng)方向垂直于xy平面（紙面）向外，電場(chǎng)和磁場(chǎng)都可以隨意加上或撤除，重新加上的電場(chǎng)或磁場(chǎng)與撤除前的一樣.一帶正電荷的粒子從P（x=0，y=h）點(diǎn)以一定的速度平行于x軸正向入射.這時(shí)若只有磁場(chǎng)，粒子將做半徑為R0的圓周運(yùn)動(dòng)；若同時(shí)存在電場(chǎng)和磁場(chǎng)，粒子恰好做直線運(yùn)動(dòng).現(xiàn)在，只加電場(chǎng)，當(dāng)粒子從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到x=R0平面（圖中虛線所示）時(shí)，立即撤除電場(chǎng)同時(shí)加上磁場(chǎng)，粒子繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，其軌跡與x軸交于M點(diǎn).不計(jì)重力.求：

⑴粒子到達(dá)x=R0平面時(shí)速度方向與x軸的夾角以及粒子到x軸的距離；
⑵M點(diǎn)的橫坐標(biāo)xM.

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

（18分）如圖所示，在y＞0的空間中存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)沿y軸負(fù)方向；在y＜0的空間中存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直xy平面（紙面）向外.一電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電的運(yùn)動(dòng)粒子，經(jīng)過y軸上y=h處的點(diǎn)P1時(shí)速率為v0，方向沿x軸正方向；然后，經(jīng)過x軸上x=4h處的P2點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)半圈后并經(jīng)過y軸上的P3點(diǎn).不計(jì)重力.求：

（1）電場(chǎng)強(qiáng)度的大小；
（2）粒子到達(dá)P2時(shí)速度的大小和方向；
（3）磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小.

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

（8分）如圖所示，相距為d的虛線AB、CD之間存在著水平向左的、場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，M、N是平行于電場(chǎng)線的一條直線上的兩點(diǎn)，緊靠CD邊界的右側(cè)有一O點(diǎn)，與N點(diǎn)相距為l，在O點(diǎn)固定一電荷量為（k為靜電力常量）的正點(diǎn)電荷，點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)只存在于CD邊界的右側(cè)。今在M點(diǎn)釋放一個(gè)質(zhì)量為m、電量為-e的電子（重力不計(jì)）。求：

（1）電子經(jīng)過N點(diǎn)時(shí)的速度大小。
（2）判斷電子在CD右側(cè)做什么運(yùn)動(dòng)，并求出電子從M點(diǎn)釋放后經(jīng)過N點(diǎn)的時(shí)間。

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

（14分）在xOy平面第Ⅰ、Ⅱ象限中，存在沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)為E＝，在第Ⅲ、Ⅳ象限中，存在垂直于xOy平面方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),如圖所示,磁感應(yīng)強(qiáng)度B1＝B，B2＝2B．帶電粒子a、b分別從第Ⅰ、Ⅱ象限的P、Q兩點(diǎn)（圖中沒有標(biāo)出）由靜止釋放，結(jié)果兩粒子同時(shí)分別進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1、B2中，再經(jīng)過時(shí)間t第一次經(jīng)過y軸時(shí)恰在點(diǎn)M（0，－l）處發(fā)生碰撞，碰撞時(shí)兩粒子的速度在同一直線上，碰撞前帶電粒子b的速度方向與y軸正方向成60°角，不計(jì)粒子重力和兩粒子間相互作用．求：

（1）兩帶電粒子的比荷及在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑;
（2）帶電粒子釋放的位置P、Q兩點(diǎn)坐標(biāo)及釋放的時(shí)間差．

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

（12分）足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN和PK表面粗糙，與水平面之間的夾角為α，間距為L(zhǎng)。垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，MP間接有阻值為R的電阻，質(zhì)量為m的金屬桿ab垂直導(dǎo)軌放置，其他電阻不計(jì)。如圖所示，用恒力F沿導(dǎo)軌平面向下拉金屬桿ab，使金屬桿由靜止開始運(yùn)動(dòng)，桿運(yùn)動(dòng)的最大速度為vm，t s末金屬桿的速度為v1，，前t s內(nèi)金屬桿的位移為x，（重力加速度為g）求：

（1）金屬桿速度為v1時(shí)加速度的大小；
（2）整個(gè)系統(tǒng)在前t s內(nèi)產(chǎn)生的熱量。

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