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课件共145张,习题约12430字。
1.(2014•课标全国Ⅰ) 如图所示,O,A,B为同一竖直平面内的三个点,OB沿竖直方向,∠BOA=60°,OB=32OA,将一质量为m的小球以一定的初动能自O点水平向右抛出,小球在运动过程中恰好通过A点,使此小球带电,电荷量为q(q>0),同时加一匀强电场,场强方向与△OAB所在平面平行.现从O点以同样的初动能沿某一方向抛出此带电小球,该小球通过了A点,到达A点时的动能是初动能的3倍;若该小球从O点以同样的初动能沿另一方向抛出,恰好通过B点,且到达B点时的动能为初动能的6倍,重力加速度大小为g.求:
(1)无电场时,小球到达A点时的动能与初动能的比值;
(2)电场强度的大小和方向.
解析 (1)设小球的初速度为v0,初动能Ek0,从O点运动到A点的时间为t,令OA=d,则OB=32d,根据平抛运动的规律有
dsin60°=v0t①
dcos60°=12gt2②
又有Ek0=12mv20③
由①②③式得Ek0=38mgd④
设小球到达A点时的动能为EkA,
则EkA=Ek0+12mgd⑤
由④⑤式得EkAEk0=73⑥
(2)加电场后,小球从O点到A点和B点,高度分别降低了d2和32d,设电势能分别减小ΔEpA和ΔEpB,由能量守恒及④式得
ΔEpA=3Ek0-Ek0-12mgd=23Ek0⑦
ΔEpB=6Ek0-Ek0-32mgd=Ek0⑧
在匀强电场中,沿任一直线,电势的降落是均匀的,设直线OB上的M点与A点等电势,M与O点的距离为x,如图,则有
x32d=ΔEpAΔEpB⑨
解得x=d,MA为等势线,电场必与其垂线OC方向平行,设电场方向与竖直向下的方向的夹角为α,由几何关系可得α=30°⑩
设场强的大小为E,有qEdcos30°=ΔEpA⑪
由④⑦⑪式得E=3mg6q
与竖直向下的方向的夹角为30°.
2. (2014•重庆)如图所示,在无限长的竖直边界NS和MT间充满匀强电场,同时该区域上、下部分分别充满方向垂直于NSTM平面向外和向内的匀强磁场,磁感应强度大小分别为B和2B,KL为上下磁场的水平分界线,在NS和MT边界上,距KL高h处分别有P、Q两点,NS和MT间距为1.8h.质量为m、带电量为+q的粒子从P点垂直于NS边界射入该区域,在两边界之间做圆周运动,重力加速度为g.
(1)求该电场强度的大小和方向.
(2)要使粒子不从NS边界飞出,求粒子入射速度的最小值.
(3)若粒子能经过Q点从MT边界飞出,求粒子入射速度的所有可能值.
答案 (1)mgq,方向竖直向上 (2)(9-62)qBhm
(3)0.68qBhm 0.545qBhm 0.52qBhm
解析 (1)设电场强度大小为E.
由题意有mg=qE
得E=mgq,方向竖直向上.
(2)如图所示,设粒子不从NS边飞出的入射速度最小值为vmin,
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