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        1. 如圖(a)所示,左為某同學(xué)設(shè)想的粒子速度選擇裝置,由水平轉(zhuǎn)軸及兩個薄盤N1、N2構(gòu)成,兩盤面平行且與轉(zhuǎn)軸垂直,相距為L,兩盤面間存在豎直向上的勻強(qiáng)電場,盤上各開一狹縫,兩狹縫夾角θ可調(diào)(如圖(b));右為長為d的水平桌面,水平桌面的右端有一質(zhì)量為m小球B,用長也為d的不可伸長的細(xì)線懸掛,B對水平桌面壓力剛好為零,今有電荷量為q,質(zhì)量為2m的另一帶電小球A沿水平方向射入N1,勻速通過兩盤間后通過N2,并沿水平桌面運(yùn)動到右端與小球B發(fā)生彈性碰撞,已知小球A與水平桌面間動摩擦因數(shù)為μ.
          (1)求小球A帶何種電及兩盤面間的電場強(qiáng)度E的大;
          (2)若兩狹縫夾角為θ,盤勻速轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動方向如圖(b).要使小球A與小球B碰后,懸掛的細(xì)線始終有拉力,試求轉(zhuǎn)動角速度ω.

          【答案】分析:(1)根據(jù)小球A勻速兩盤過程中受到的電場力和重力平衡求解.
          (2)對小球A在水平桌面運(yùn)動過程由動能定理列出等式.小球A與小球B發(fā)生碰撞過程動量守恒和能量守恒列出等式.
          小球B從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)過程由機(jī)械能守恒列出等式,聯(lián)立多個等式結(jié)合圓周運(yùn)動知識求解.
          解答:解:(1)小球A勻速兩盤過程中受到的電場力和重力平衡,可見所帶電荷為正電荷
          即2mg=qE①
          解得:
          (2)設(shè)小球A通過N2時的速度為v,與小球B發(fā)生碰撞前瞬間的速度為vA,對小球A在水平桌面運(yùn)動過程由動能定理得  ③
          滿足條件  vA>0  ④
          小球A與小球B發(fā)生碰撞過程動量守恒和能量守恒得

          解得
          要使小球A與小球B碰后,懸掛的細(xì)線始終有拉力,則小球B運(yùn)動臨界有兩種情況.
          第一種情況:小球B碰后最大高度為d,對小球B由機(jī)械能守恒有
          第二種情況:小球B碰后恰能做完整的圓周運(yùn)動,小球B在最高點(diǎn)有
          小球B從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)過程由機(jī)械能守恒有
          設(shè)小球A臨界速度分別為v1、v2和v3,由③④⑤⑥⑦⑧式,得
          (11)
          (12)
          若小球A通過轉(zhuǎn)盤,由題設(shè)可知  n=0,1,2,3…(13)
          聯(lián)立⑨⑩(11),得對應(yīng)轉(zhuǎn)盤的角速度分別為(14)
          (15)
          (16)
          要使懸掛的細(xì)線始終有拉力,
          需滿足條件n=0,1,2,3
          n=0,1,2,3
          答:(1)小球A帶何種電及兩盤面間的電場強(qiáng)度E的大小是;
          (2)要使小球A與小球B碰后,懸掛的細(xì)線始終有拉力,需滿足條件n=0,1,2,3
          n=0,1,2,3.
          點(diǎn)評:該題考查了動能定理、動量守恒和能量守恒多個知識點(diǎn),難度較大,注意分析物體的運(yùn)動過程和受力情況.
          練習(xí)冊系列答案
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          科目:高中物理 來源: 題型:

          (2008?盧灣區(qū)模擬)如圖(a)所示,寬為L=0.3m的矩形線框水平放置,一根金屬棒放在線框上與線框所圍的面積為0.06m2,且良好接觸,線框左邊接一電阻R=2Ω,其余電阻均不計.現(xiàn)讓勻強(qiáng)磁場垂直穿過線框,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間變化的關(guān)系如圖(b)所示,最初磁場方向豎直向下.在0.6s時金屬棒剛要滑動,此時棒受的安培力的大小為
          0.3
          0.3
          N;加速度的方向向
          .(填“左”、“右”)

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          科目:高中物理 來源: 題型:

          如圖(a)所示,左為某同學(xué)設(shè)想的粒子速度選擇裝置,由水平轉(zhuǎn)軸及兩個薄盤N1、N2構(gòu)成,兩盤面平行且與轉(zhuǎn)軸垂直,相距為L,兩盤面間存在豎直向上的勻強(qiáng)電場,盤上各開一狹縫,兩狹縫夾角θ可調(diào)(如圖(b));右為長為d的水平桌面,水平桌面的右端有一質(zhì)量為m小球B,用長也為d的不可伸長的細(xì)線懸掛,B對水平桌面壓力剛好為零,今有電荷量為q,質(zhì)量為2m的另一帶電小球A沿水平方向射入N1,勻速通過兩盤間后通過N2,并沿水平桌面運(yùn)動到右端與小球B發(fā)生彈性碰撞,已知小球A與水平桌面間動摩擦因數(shù)為μ.
          (1)求小球A帶何種電及兩盤面間的電場強(qiáng)度E的大小;
          (2)若兩狹縫夾角為θ0,盤勻速轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動方向如圖(b).要使小球A與小球B碰后,懸掛的細(xì)線始終有拉力,試求轉(zhuǎn)動角速度ω.

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          科目:高中物理 來源: 題型:

          精英家教網(wǎng)如圖(a)所示,左為某同學(xué)設(shè)想的粒子速度選擇裝置,由水平轉(zhuǎn)軸及兩個薄盤N1、N2構(gòu)成,兩盤面平行且與轉(zhuǎn)軸垂直,相距為L,盤上各開一狹縫,兩狹縫夾角θ可調(diào)(如圖(b));右為水平放置的長為d的感光板,板的正上方有一勻強(qiáng)磁場,方向垂直紙面向外,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一小束速度不同、帶正電的粒子沿水平方向射入N1,能通過N2的粒子經(jīng)O點(diǎn)垂直進(jìn)入磁場. O到感光板的距離為d/2,粒子電荷量為q,質(zhì)量為m,不計重力.
          (1)若兩狹縫平行且盤靜止(如圖(c)),某一粒子進(jìn)入磁場后,豎直向下打在感光板中心點(diǎn)M上,求該粒子在磁場中運(yùn)動的時間t;
          (2)若兩狹縫夾角為θ0,盤勻速轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動方向如圖(b).要使穿過N1、N2的粒子均打到感光板P1P2連線上.試分析盤轉(zhuǎn)動角速度ω的取值范圍(設(shè)通過N1的所有粒子在盤轉(zhuǎn)一圈的時間內(nèi)都能到達(dá)N2).

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          科目:高中物理 來源:2010年廣東省高考物理試卷(解析版) 題型:解答題

          如圖(a)所示,左為某同學(xué)設(shè)想的粒子速度選擇裝置,由水平轉(zhuǎn)軸及兩個薄盤N1、N2構(gòu)成,兩盤面平行且與轉(zhuǎn)軸垂直,相距為L,盤上各開一狹縫,兩狹縫夾角θ可調(diào)(如圖(b));右為水平放置的長為d的感光板,板的正上方有一勻強(qiáng)磁場,方向垂直紙面向外,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一小束速度不同、帶正電的粒子沿水平方向射入N1,能通過N2的粒子經(jīng)O點(diǎn)垂直進(jìn)入磁場. O到感光板的距離為d/2,粒子電荷量為q,質(zhì)量為m,不計重力.
          (1)若兩狹縫平行且盤靜止(如圖(c)),某一粒子進(jìn)入磁場后,豎直向下打在感光板中心點(diǎn)M上,求該粒子在磁場中運(yùn)動的時間t;
          (2)若兩狹縫夾角為θ,盤勻速轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動方向如圖(b).要使穿過N1、N2的粒子均打到感光板P1P2連線上.試分析盤轉(zhuǎn)動角速度ω的取值范圍(設(shè)通過N1的所有粒子在盤轉(zhuǎn)一圈的時間內(nèi)都能到達(dá)N2).

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