如圖所示，在光滑絕緣水平桌面內(nèi)放置一長(zhǎng)為L(zhǎng)、內(nèi)壁光滑的薄壁絕緣管，在管的a端放置一個(gè)直徑比管直徑略小的小球，小球帶電荷量為-q、質(zhì)量為m。管右邊的空間存在著垂直于水平桌面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。磁場(chǎng)的左邊界與細(xì)管平行，右邊界足夠遠(yuǎn)。管帶著小球以水平速度v0垂直于左邊界進(jìn)入場(chǎng)中向右運(yùn)動(dòng)，由于水平外力F的作用，管勻速進(jìn)入場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，一段時(shí)間后小球從管b端滑出并能在水平桌面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，最后從左邊界飛離磁場(chǎng)。運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小球的電荷量保持不變，不計(jì)一切阻力，求：

（1）小球從管b端滑出時(shí)速度的大��；

（2）從管進(jìn)入場(chǎng)至小球從b端滑出的過(guò)程中，外力F所做的功；

（3）從細(xì)管進(jìn)入磁場(chǎng)至小球離開(kāi)磁場(chǎng)的過(guò)程中小球的最大位移。

小球在管中和管一起向右運(yùn)動(dòng)，受到指向管口的洛侖茲力的作用，產(chǎn)生的加速度

小球運(yùn)動(dòng)到管口時(shí)的速度(相對(duì)于管)　

因此小球從管中出來(lái)時(shí)的速度為（相對(duì)于磁場(chǎng)）

(2)管勻速運(yùn)動(dòng),故小球在管中運(yùn)動(dòng)時(shí),F是變力,隨管的位移而均勻增

大,所以F做的功可由動(dòng)能定理得

　　 得

（3）設(shè)小球在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑為R，根據(jù)題意分析，運(yùn)動(dòng)的情況如圖示

小球在管中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間

小球向右運(yùn)動(dòng)的位移

又因洛侖茲力提供帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力

由圖可知幾何關(guān)系　　　 和　 得

即 　，

即小球飛離磁場(chǎng)時(shí)的速度與左側(cè)的邊界垂直，運(yùn)動(dòng)的最大位移

　 其中 　

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

如圖所示，在光滑絕緣的水平直軌道上有兩個(gè)帶電小球a和b，a球質(zhì)量為2m、帶電量為+q，b球質(zhì)量為m、帶電量為+2q，兩球相距較遠(yuǎn)且相向運(yùn)動(dòng)．某時(shí)刻a、b球的速度大小依次為v和1.5v，由于靜電斥力的作用，它們不會(huì)相碰．則下列敘述正確的是（　�。�

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

（2012?汕頭一模）如圖所示，在光滑絕緣水平面上，不帶電的絕緣小球P2靜止在O點(diǎn)．帶正電的小球P1以速度v0從A點(diǎn)進(jìn)入AB區(qū)域．隨后與P2發(fā)生正碰后反彈，反彈速度為
2
3
v0．從碰撞時(shí)刻起在AB區(qū)域內(nèi)加上一個(gè)水平向右，電場(chǎng)強(qiáng)度為E0的勻強(qiáng)電場(chǎng)，并且區(qū)域外始終不存在電場(chǎng)．P1的質(zhì)量為m1，帶電量為q，P2的質(zhì)量為m2=5m1，A、O間距為L(zhǎng)0，O、B間距為L(zhǎng)=
4L0
3
，已知
qE0
m1
=
4v02
3L0
．
（1）求碰撞后小球P1向左運(yùn)動(dòng)的最大距離及所需時(shí)間．
（2）判斷兩球能否在OB區(qū)間內(nèi)再次發(fā)生碰撞．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

如圖所示，在光滑絕緣的水平面上有一個(gè)用一根均勻?qū)w圍成的正方形線框abcd，其邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，總電阻為R，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的左邊，圖中虛線MN為磁場(chǎng)的左邊界．線框在大小為F的恒力作用下向右運(yùn)動(dòng)，其中ab邊保持與MN平行．當(dāng)線框以速度v0進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，它恰好做勻速運(yùn)動(dòng)．在線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，
（1）線框的ab邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為E 為多少？
（2）求線框a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)差．
（3）求線框中產(chǎn)生的焦耳熱．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，在光滑絕緣水平面上，兩個(gè)帶等量正電的點(diǎn)電荷M、N，分別固定在A、B兩點(diǎn)，O為AB連線的中點(diǎn)，CD為AB的垂直平分線．在CO之間的F點(diǎn)由靜止釋放一個(gè)帶負(fù)電的小球P（設(shè)不改變?cè)瓉?lái)的電場(chǎng)分布），在以后的一段時(shí)間內(nèi)，P在CD連線上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)．若（　　）
A、小球P的帶電量緩慢減小，則它往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中振幅不斷減小B、小球P的帶電量緩慢減小，則它往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中每次經(jīng)過(guò)O點(diǎn)時(shí)的速率不斷減小C、點(diǎn)電荷M、N的帶電量同時(shí)等量地緩慢增大，則小球P往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中周期不斷減小D、點(diǎn)電荷M、N的帶電量同時(shí)等量地緩慢增大，則小球P往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中振幅不斷減小

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，在光滑絕緣水平面上有直角坐標(biāo)系xoy，將半徑為R=0.4m，內(nèi)徑很小、內(nèi)壁光滑、管壁極薄的圓弧形絕緣管AB水平固定在第二象限內(nèi)，它的A端和圓心O′都在y軸上，B端在x軸上，O′B與y軸負(fù)方向夾角θ=60°．在坐標(biāo)系的第一、四象限不同區(qū)域內(nèi)存在著四個(gè)垂直于水平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，a、b、c為磁場(chǎng)的理想分界線，它們的直線方程分別為a：y=0.2；b：y=-0.1；c：y=-0.4；在a、b所圍的區(qū)域Ⅰ和b、c所圍的區(qū)域Ⅱ內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為B1、B2，第一、四象限其它區(qū)域內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B0．當(dāng)一質(zhì)量m=1.2×10-5kg、電荷量q=1.0×10-6C，直徑略小于絕緣管內(nèi)徑的帶正電小球，自絕緣管A端以v=2.0×10-2 m/s的速度垂直y軸射入管中，在以后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，小球能垂直通過(guò)c、a，并又能以垂直于y軸的速度進(jìn)入絕緣管而做周期性運(yùn)動(dòng)．求：
（1）B0的大小和方向；
（2）B1、B2的大小和方向；．
（3）在運(yùn)動(dòng)的一個(gè)周期內(nèi)，小球在經(jīng)過(guò)第一、四    象限的過(guò)程中，在區(qū)域Ⅰ、Ⅱ內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間與在區(qū)域Ⅰ、Ⅱ外運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比．

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