如图所示，与纸面垂直的竖直面MN的左侧空间中存在竖直向上场强大小为E的匀强电场（上、下及左侧无界）．一个质量为m、电量为q=mg/E的可视为质点的带正电小球，在 - 高中物理试题 - 超级试练试题库

题目

题型：不详难度：来源：

如图所示，与纸面垂直的竖直面MN的左侧空间中存在竖直向上场强大小为E的匀强电场（上、下及左侧无界）．一个质量为m、电量为q=mg/E的可视为质点的带正电小球，在t=0时刻以大小为V₀的水平初速度向右通过电场中的一点P，当t=t₁时刻在电场所在空间中加上一如图所示随时间周期性变化的磁场，使得小球能竖直向下通过D点，D为电场中小球初速度方向上的一点，PD间距为L，D到竖直面MN的距离DQ为L/π．设磁感应强度垂直纸面向里为正．
（1）如果磁感应强度B₀为已知量，试推出满足条件时t₁的表达式（用题中所给物理量的符号表示）
（2）若小球能始终在电场所在空间做周期性运动．则当小球运动的周期最大时，求出磁感应强度B₀及运动的最大周期T的大小．
（3）当小球运动的周期最大时，在图中画出小球运动一个周期的轨迹．

魔方格

答案

当小球进入电场时：mg=Eq将做匀速直线运动
（1）在t₁时刻加入磁场，小球在时间t₀内将做匀速圆周运动，圆周运动周期为T₀
若竖直向下通过D点，由图甲1分析可知必有以下两个条件：
t₀=

T₀
PF-PD=R 即：V₀t₁-L=R
qV₀B₀=

qB0

所以：V₀t₁-L=

mv0

qB0

t₁=

qB0

（2）小球运动的速率始终不变，当R变大时，T₀也增加，小球在电场中的运动的周期T增加，
在小球不飞出电场的情况下，当T最大时有：
DQ=2R

mv0

qB0

B₀=

2πmv0

T₀=

2πR

2πm

qB0

由图分析可知小球在电场中运动的最大周期：
T=8×

T0=

（3）如图

答：（1）推出满足条件时t₁的表达式t₁=

qB0

；
（2）则出磁感应强度B₀及运动的最大周期T的大小8×

T0=

．
（3）当小球运动的周期最大时，在图中画出小球运动一个周期的轨迹如上图所示．

核心考点

试题【如图所示，与纸面垂直的竖直面MN的左侧空间中存在竖直向上场强大小为E的匀强电场（上、下及左侧无界）．一个质量为m、电量为q=mg/E的可视为质点的带正电小球，在】；主要考察你对向心力与向心加速度等知识点的理解。[详细]

举一反三

如图甲所示，真空中两水平放置的平行金属板C、D，上面分别开有两对正对的小孔O₁、O₂和O₃、O₄，O₂与O₃之间的距离d=20cm．金属板C、D接在正弦交流电源上，C、D两板间的电压U_CD随时间t变化的图线如图乙所示．t=0时刻开始，从C板小孔O₁处连续不断飘入质量m=3.2×10^-25kg、电荷量q=1.6×10^-19C的带正电的粒子（飘入速度很小，可忽略不计）．在D板外侧有范围足够大匀强磁场，磁感应强度大小B=0.1T，方向垂直纸面向里，粒子受到的重力及粒子间的相互作用力均可忽略不计，平行金属板C、D之间距离足够小，粒子在两板间的运动时间可忽略不计．（取π近似等于3）

魔方格

（1）带电粒子若经磁场的作用后恰能进入小孔O₃，则带电粒子从小孔O₂进入磁场时的速度为多大？
（2）在什么时刻飘入小孔O₁的粒子，恰好能够进入小孔O₃？
（3）经过小孔O₃进入C、D两板间的粒子，从小孔O₄射出时的动能为多大？

题型：海淀区二模难度：| 查看答案

如图所示，质量为m的小球用长为L的悬线固定于O点，在O点正下方O′处钉一个钉子，把悬线拉直与竖直方向成一定角度，由静止释放小球，当悬线碰到钉子时，则（　　）

A．小球的线速度v突然变大

B．小球的向心加速度a突然变大

C．小球的角速度ω突然变大

D．悬线的张力突然变大

题型：海淀区模拟难度：| 查看答案

继1999年11月20日我国“神州一号”无人驾驶载人飞船的成功发射和回收后，我国又已经成功发送了“神州二号”、“神州三号”、“神州四号”无人宇宙飞船．所了解，我国将要按计划发送首架载人航天飞船--“神州五号”上天．届时我国宇宙员将乘我国自行研制的载人飞船遨游太空．
（1）为了使飞船到达上述速度需要一个加速过程，在加速过程中，宇航员处于超重状态．人们把这种状态下宇航员对座椅的压力与静止在地球表面时的重力的比值称为耐受力值，用k表示．选择宇航员时，要求他在此状态下的耐受力值为4≤k≤12，试求飞船在竖直向上发射时的加速度值的变化范围；
（2）若飞船绕地球运行的轨道离地面高度为400km，已知地球半径为6400km，地球表面重力加速度g=10m/s²，求此飞船的速度．（保留2位有效数字）

题型：不详难度：| 查看答案

如图所示，用细绳拴着一个小球悬挂在O点，将小球拉起使细绳处于水平然后释放小球，小球将沿圆弧由位置A运动到圆弧的最低点位置B．在这个过程中（　　）

A．小球的速度在增大，但加速度在减小

B．小球对细绳的拉力先增大而后减小

C．小球对细绳的拉力始终小于小球的重力

D．小球先处于失重状态而后变为超重状态

题型：海淀区难度：| 查看答案

（1）水利发电具有防洪、防旱、减少污染多项功能，是功在当代，利在千秋的大事，现在水力发电已经成为我国的重要能源之一．某小河水流量为40m³/s，现在欲在此河段上筑坝安装一台发电功率为1000千瓦的发电机发电．
①设发电机输出电压为500V，在输送途中允许的电阻为5Ω，许可损耗总功率的5%，则所用升压变压器原副线圈匝数比应是多大？
②若所用发电机总效率为50%，要使发电机能发挥它的最佳效能，则拦河坝至少要建多高？g取10m/s²．
（2）探月飞船离开地球后关闭推进器，仅仅依靠惯性沿地球与月球的连心线飞往月球．在飞行途中飞船会经过一个特殊的点P，在这一点，飞船所受到的地球对它的引力与月球对它的引力正好抵消（不考虑其他星体对飞船的引力作用）．已知地球质量为6.0×10²⁴kg，月球质量为7.4×10²²kg，地球中心与月球中心之间的距离约为 r=3.8×10⁸m．
①在探月飞船到达P点之前，飞船作什么运动？
②P点距离月球中心多远？

题型：不详难度：| 查看答案

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