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如图所示,在足够大的空间范围内,同时存在着竖直向上的匀强电场和垂直纸面向里的水平...

manfen5.com 满分网如图所示,在足够大的空间范围内,同时存在着竖直向上的匀强电场和垂直纸面向里的水平匀强磁场,磁感应强度B=1.57T.小球1带正电,其电量与质量之比q1/m1=4C/kg,所受重力与电场力的大小相等;小球2不带电,静止放置于固定的水平悬空支架上.小球向右以v=23.59m/s的水平速度与小球2正碰,碰后经过0.75s再次相碰.设碰撞前后两小球带电情况不发生改变,且始终保持在同一竖直平面内.(取g=10m/s2
问:(1)电场强度E的大小是多少?
    (2)两小球的质量之比manfen5.com 满分网是多少?
(1)由题意可知小时球的重力与电场力相等,列式可求得电场强度; (2)因重力与电场力平衡,故碰后小球1做匀速圆周运动,由牛顿第二定律可求得小球1的速度及周期,即可判出两球在何时相碰;而小球2碰后做平抛运动,由平抛运动的规律可求得小球2的初速度;则由动量守恒可求得两球质量的比值. 【解析】 (1)小球1所受的重力与电场力始终平衡    m1g=q1E       ① 解得E=2.5 N/C         ② 电场强度为2.5N/C; (2)相碰后小球1做匀速圆周运动,由牛顿第二定律得: q1v1B=                 ③ 半径为             ④ 周期为=1 s                 ⑤ ∵两小球运动时间t=0.75s=T ∴小球1只能逆时针经个圆周时与小球2再次相碰        ⑥ 第一次相碰后小球2作平抛运动               ⑦ L=R1=v1t                    ⑧ 两小球第一次碰撞前后动量守恒,以水平向右为正方向 m1v=-m1v1+m2v2                    ⑨ 由⑦、⑧式得v2=3.75 m/s 由④式得=66 m/s ∴两小球质量之比=⑩ 故两小时球质量之比为11.
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考点分析:
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F.纸带;G.导线若干;H.铁架台;I.低压交流电源;J.低压直流电源;
K.小车;L.螺旋测微器;M.斜面(高度可调,粗糙程度均匀).
所选器材(只填器材序号)简述实验方法(不要求写出具体步骤)
示例B、D、E、F、G、H、I安装仪器,接通电源,让纸带随重锤竖直下落.用刻度尺测出所需数据,处理数据,得出结果.
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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