帶電粒子在電場和磁場中的綜合問題

2022-11-02 04:18:05 字數 1885 閱讀 2498

6.如圖6所示,傾斜角度為θ的粗糙程度均勻的絕緣斜面,下方o點處有一帶電量為+q的點電荷,質量為m、帶電量為-q的小物體(可看成質點)與斜面間的動摩擦因數為μ.現使小物體以初速度v0從斜面上的a點沿斜面上滑,到達b點時速度為零,然後又下滑回到a點.小物體所帶電荷量保持不變,靜電力常量為k,重力加速度為g,oa=ob=l.求:

圖6(1)小物體沿斜面上滑經過ab中點時的加速度;

(2)小物體返回到斜面上的a點時的速度.

答案 (1)g(sin θ+μcos θ)+

(2)解析 (1)fn=mgcos θ+

mgsin θ+μfn=ma

得:a=

=g(sin θ+μcos θ)+.

(2)從a到b,由動能定理得:

0-mv=-mglsin 2θ+wf

從b到a,由動能定理得:

mv2=mglsin 2θ+wf

得:v=

1.如圖所示,兩平行金屬板a、b長l=8cm,兩板間距離d=8cm,a板比b板電勢高300v,即uab=300v。一帶正電的粒子電量q=10-10c,質量m=10-20kg,從r點沿電場中心線垂直電場線飛入電場,初速度v0=2×106m/s,粒子飛出平行板電場後經過介面mn、ps間的無電場區域後,進入固定在中心線上的o點的點電荷q形成的電場區域(設介面ps右邊點電荷的電場分布不受介面的影響)。

已知兩介面mn、ps相距為l=12cm,粒子穿過介面ps最後垂直打在放置於中心線上的螢光屏ef上。求(靜電力常數k=9×109nm2/c2)

(1)在圖上粗略畫出粒子運動的軌跡;

(2)粒子穿過介面ps時偏離中心線ro的距離;

(2)點電荷的電量。

18.(廣東卷-19)

(16分)如圖(a)所示,在光滑絕緣水平面的ab區域內存在水平向右的電場,電場強度e隨時間的變化如圖(b)所示.不帶電的絕緣小球p2靜止在o點.t=0時,帶正電的小球p1以速度t0從a點進入ab區域,隨後與p2發生正碰後**,**速度大小是碰前的倍,p1的質量為m1,帶電量為q,p2的質量m2=5m1,a、o間距為l0,o、b間距l=。已知,t=。

(1)求碰撞後小球p1向左運動的最大距離及所需時間.

(2)討論兩球能否在ob區間內再次發生碰撞.

【答案】(1),  (2)能

【解析】

(1)小球p1到達o點的時間,與p2碰撞時,電場剛好由零變為e0。 ①

碰撞後,p1速度為v1=

在電場中,p1的加速度加速度為:a=      ②

p1向左運動的時間t1==t

3.如圖所示的豎直平面內有範圍足夠大、水平向左的勻強電場,一絕緣c形彎杆由兩段直杆和一半徑為r的半圓環組成,固定在紙面所在的豎直平面內.pq、mn水平且足夠長,半圓環map在磁場邊界左側,p,m點在磁場邊界線上,nmap段是光滑的,現有一質量為m、帶電+q的小環套在mn桿上,它所受電場力為重力的3/4倍.現在m右側d點由靜止釋放小環,小環剛好能到達p點,

(1)求dm間距離xo;

(2)求上述過程中小環第一次通過與0等高的a點時彎杆對小環作用力的大小;

(3)若小環與pq間動摩擦因數為μ,且(設最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等).現將小環移至m點右側4r處由靜止開始釋放,求小環在整個運動過程中克服摩擦力所做的功.

如圖所示,導體棒ab垂直放在相距為,的平行光滑導軌上,導體棒與導軌始終良好接觸,導軌與水平面的夾角為,並處於方向垂直導軌平面向上,磁感應強度大小為的勻強磁場中,r為定值電阻的阻值,不計導體棒和導軌電阻。左側是一磁流體發電機的原理示意圖,上、下兩塊金屬板mn水平放置浸沒在含有大量帶電離子海水裡,金屬板面積均為s,板間相距d,海水的電阻率,在金屬板mn間加一磁感應強度b1,方向如圖所示的勻強磁場,海水從右向左以速度v0流過兩金屬板之間,將在兩板之間形成電勢差。

(1)由金屬板和海水流動所構成的電源的電動勢e及其內電阻r各為多少?

(2)若導體棒ab靜止在導軌上,則它的質量m0為多大?

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