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如图所示,空间同时存在水平向右的匀强电场和方向垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场.质量为m,电荷量为q的液滴,以某一速度沿与水平方向成θ角斜向上进入正交的匀强电场和匀强磁场叠加区域,在时间t内液滴从M点匀速运动到N点.重力加速度为g.
(1)判定液滴带的是正电还是负电,并画出液滴受力示意图;
(2)求匀强电场的场强E的大小;
(3)求液滴从M点运动到N点的过程中电势能的变化量.
分析:(1)对液滴受力分析,受重力、电场力和洛伦兹力,做直线运动;若合力与速度方向共线,变速运动,洛伦兹力变化,不能维持直线运动,矛盾,故一定是匀速直线运动,合力为零,从而根据左手定则确定粒子的电性;
(2)液滴受力平衡,根据平衡条件并运用合成法列式求解即可;
(3)电势能的减小量等于电场力做的功.
解答:解:(1)液滴带正电 
液滴受力示意图如图所示

(2)设匀强电场的电场强度为E,由图可知
Eq=mgtanθ
故E=
mgtanθ
q

(3)设液滴运动的速度为v,由图可知
mg=qvBcosθ
解得
v=
mg
qBcosθ

设MN之间的距离为d,则
d=vt=
mgt
qBcosθ

液滴从M点运动到N,电场力做正功,电势能减少,设电势能减少量为△E,△E=Eqdcosθ
解得△E=mgtanθ
mgt
qBcosθ
cosθ=
m2g2t?tanθ
qB

答:(1)液滴带的是正电,液滴受力示意图如上图;
(2)匀强电场的场强E的大小为
mgtanθ
q
;
(3)液滴从M点运动到N点的过程中电势能的变化量为
m2g2t?tanθ
qB
.
点评:本题关键是结合运动情况分析受力情况,得到粒子做匀速直线运动,然后根据平衡条件并运用合成法列式求解,同时要明确电场力做的功与电势能变化的关系.
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,在光滑绝缘水平面上平放着一内壁光滑、绝缘的空心细管,管内M端有一带正电的小球P,在距离管的N端正右方2h的A1处有另一不带电的小球Q,存足够大空间区域有竖直向下的匀强磁场,磁感强皮为B。现让细管以垂直管长方向的速度v1水平向右匀速运动,同时让Q以某速度v2从A1点出发沿A1A2匀速运动,细管运动到A1处时,A1A2与细管延长线的夹角为45°。若小球P恰好在A处相对水平面以速度离开管的N端,一段时间后与Q相碰,试求:

   (1)P的带电量与质量之比的大小;

   (2)v2的人小。

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   (1)P的带电量与质量之比的大小;

   (2)v2的人小。

 

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科目:高中物理 来源:2011届云南省高三第二次复习统一检测(理综)物理部分 题型:计算题

如图所示,在光滑绝缘水平面上平放着一内壁光滑、绝缘的空心细管,管内M端有一带正电的小球P,在距离管的N端正右方2h的A1处有另一不带电的小球Q,存足够大空间区域有竖直向下的匀强磁场,磁感强皮为B。现让细管以垂直管长方向的速度v1水平向右匀速运动,同时让Q以某速度v2从A1点出发沿A1A2匀速运动,细管运动到A1处时,A1A2与细管延长线的夹角为45°。若小球P恰好在A处相对水平面以速度离开管的N端,一段时间后与Q相碰,试求:
(1)P的带电量与质量之比的大小;
(2)v2的人小。

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科目:高中物理 来源:2010-2011学年云南省高三第二次复习统一检测(理综)物理部分 题型:计算题

如图所示,在光滑绝缘水平面上平放着一内壁光滑、绝缘的空心细管,管内M端有一带正电的小球P,在距离管的N端正右方2h的A1处有另一不带电的小球Q,存足够大空间区域有竖直向下的匀强磁场,磁感强皮为B。现让细管以垂直管长方向的速度v1水平向右匀速运动,同时让Q以某速度v2从A1点出发沿A1A2匀速运动,细管运动到A1处时,A1A2与细管延长线的夹角为45°。若小球P恰好在A处相对水平面以速度离开管的N端,一段时间后与Q相碰,试求:

   (1)P的带电量与质量之比的大小;

   (2)v2的人小。

 

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科目:高中物理 来源: 题型:

(21分)

如图所示在光滑绝缘水平面上平放着一内壁光滑、绝缘的空心细管管内端有一带正电的小球P在距离管的N端正右方2h的A1处有另一不带电的小球Q存足够大空间区域有竖直向下的匀强磁场磁感强皮为B。现让细管以垂直管长方向的速度v1水平向右匀速运动同时让Q以某速度v2从A1点出发沿A1A2匀速运动细管运动到A1处时A1A2与细管延长线的夹角为45°。若小球P恰好在A处相对水平面以速度离开管的N端一段时间后与Q相碰试求:[:]

   (1)P的带电量与质量之比的大小;

   (2)v2的人小。

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