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(平常练习改变)在场强为B的水平匀强磁场中,一质量为m、带正电q的小球在O静止释...

(平常练习改变)在场强为B的水平匀强磁场中,一质量为m、带正电q的小球在O静止释放,小球的运动曲线如图所示.已知此曲线在最低点的曲率半径为该点到z轴距离的2倍,重力加速度为g.求:
(1)小球运动到任意位置P(x,y)的速率v.
(2)小球在运动过程中第一次下降的最大距离ym
(3)当在上述磁场中加一竖直向上场强为E(E>mg/q)的匀强电场时,小球从O静止释放后获得的最大速率vm

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(1)首先分析,在任意时刻,小球都只受到重力和洛伦兹力.洛伦兹力始终方向与速度方向垂直,不做功,所以从原点到最低点只有重力做功,根据动能定理即可求得速度; (2)设小球在最低点的速度为v,到x轴距离为h,最低点的曲率半径为2h.对于小球运动到最低点时,小球的向心力由洛伦兹力与重力的合力提供,列出向心力公式,再结合第一问中的速度就可以求出小球在运动过程中第一次下降的最大距离ym; (3)加入电场后,结合动能定理和圆周运动向心力的公式即可以求得小球从O静止释放后获得的最大速率vm. 解析:(1)洛仑兹力不做功,由动能定理得,            mgy=mv2   ①            得  v= ② (2)设在最大距离ym处的速率为vm,根据圆周运动有,qvmB-mg=m  ③ 且由②知   ④ 由③④及R=2ym得     ⑤ (3)小球运动如图所示, 由动能定理 (qE-mg)|ym|= ⑥ 由圆周运动  qvmB+mg-qE=m  ⑦ 且由⑥⑦及R=2|ym|解得 vm=.
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考点分析:
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(1)在方框内画出小明实验的电路图;(电路中不需要的器材不要画在图中)
(2)在方格纸上作出电阻丝的U-I图线;
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表1
器材编号器材名称规格
1电流表0.6A/3A,内阻 小于0.1Ω
2电压表3V/15V,内阻大于9kΩ
3学生电源使用3V直流
4变阻器最大阻值为25Ω
5开关/
6导线/
表2
序号电压表示数/V电流表示数/A
1
20.400.04
30.800.10
41.200.22
51.400.30
61.600.40
71.800.56
(3)由序号为5的这组数据计算出电阻丝的电阻测量值为R=______Ω,如果考虑到电表的内阻对测量的影响,则此时电阻测量值R跟电阻真实值R相比较,应是R______R;(选填“>”、“<”或“=”)
(4)所画出的U-I图线是弯曲的,主要原因是什么?答:______,据此材料的特性可以用来制成______传感器.
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(2)小车如因图中坐标原点处的速度     m/s
(3)小车的加速度是    m/s2
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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