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如圖所示，水平地面上有一輛固定有長為L的豎直光滑絕緣管的小車，管的底部有一質(zhì)量m=0.2g、電荷量q=8×10^-5C的小球，小球的直徑比管的內(nèi)徑略小．在管口所在水平面MN的下方存在著垂直紙面向里、磁感應(yīng)強度為B₁=15T的勻強磁場，MN面的上方還存在著豎直向上、場強E=25V/m的勻強電場和垂直紙面向外、磁感應(yīng)強度B₂=5T的勻強磁場．現(xiàn)讓小車始終保持v=2m/s的速度勻速向右運動，以帶電小球剛經(jīng)過場的邊界PQ為計時的起點，測得小球?qū)�管�?cè)壁的彈力F_N隨高度h變化的關(guān)系如圖所示．g取10m/s²，π取3.14，不計空氣阻力．求：
（1）小球剛進入磁場B₁時的加速度大小a；
（2）絕緣管的長度L；
（3）小球離開管后再次經(jīng)過水平面MN時距管口的距離△x．

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如圖所示，水平地面上有一輛固定有豎直光滑絕緣管的小車，管的底部有一質(zhì)量m=0.2g、電荷量q=+8×10^-5C的小球，小球的直徑比管的內(nèi)徑略小．在管口所在水平面MN的下方存在著垂直紙面向里、磁感應(yīng)強度B₁= 15T的勻強磁場，MN面的上方還存在著豎直向上、場強E=25V/m的勻強電場和垂直紙面向外、磁感應(yīng)強度B₂=5T的勻強磁場．現(xiàn)讓小車始終保持v=2m/s的速度勻速向右運動，以帶電小球剛經(jīng)過場的邊界PQ為計時的起點，測得小球?qū)�管�?cè)壁的彈力F_N隨高度h變化的關(guān)系如圖所示．g取10m/s²，不計空氣阻力．求：

（1）小球剛進入磁場B₁時加速度a的大小；

（2）絕緣管的長度L；

（3）小球離開管后再次經(jīng)過水平面MN時距管口的距離△x．

 

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如圖所示，水平地面上有一輛固定有豎直光滑絕緣管的小車，管的底部有一質(zhì)量m=0.2g、電荷量q=8×10^-5C的小球，小球的直徑比管的內(nèi)徑略小．在管口所在水平面MN的下方存在著垂直紙面向里、磁感應(yīng)強度B₁= 15T的勻強磁場，MN面的上方還存在著豎直向上、場強E=25V/m的勻強電場和垂直紙面向外、磁感應(yīng)強度B₂=5T的勻強磁場．現(xiàn)讓小車始終保持v=2m/s的速度勻速向右運動，以帶電小球剛經(jīng)過場的邊界PQ為計時的起點，測得小球?qū)�管�?cè)壁的彈力F_N隨高度h變化的關(guān)系如圖所示．g取10m/s²，不計空氣阻力．求：

（1）小球剛進入磁場B₁時的加速度大小a；

（2）絕緣管的長度L；

（3）小球離開管后再次經(jīng)過水平面MN時距管口的距離△x．

 

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一、二選擇題：1-5題為單選題，每小題只有一個選項符合題意，選對的得3分，錯選或不答的得0分，每小題3分，共15分；6-9小題為多選題，每小題有多個選項符合題意，全部選對的得4分，選對但不全的得2分，錯選或不答的得0分，每小題4分，共16分。

題號

1

2

3

4

5

6

7

8

9

答案

C

B

B

D

A

AD

CD

BC

ABC

三．簡答題：本題共3小題，共42分

10．（8分）

⑴BC(2分) 

⑵（2分）

⑶（4分）

11．（10分）

⑴B，E（2分）                                          ⑵電路圖(見右上)（2分）

⑶作圖(見右上)（2分），1.40－1.50，1.25―1.35（4分）

12A．（12分）

⑴AC（4分）        ⑵BC（4分）              ⑶1×10²²（4分）

12B．（12分）

⑴ABC（4分）        ⑵1  0.5  0.5  －x方向（4分） 

⑶ 30° s（4分）

12C．(12分)

⑴BC（4分）      ⑵6 （4分）

⑶ ①0.1m/s  （1分）    ②方向見右圖（1分）  能得分（2分）

四．計算題：本題共3小題，共47分

13．(15分)

⑴桿達最大速度時，有………………………………………………………(2分)

又                                          ………………………………(2分)

                                      …………………………………………(2分)

得：m/s                              …………………………………………(1分)

⑵V           ……………………………………………………………(4分)

⑶W                …………………………………………………………(4分)

14．(16分)

⑴小物塊的加速度為：a₁=μg＝2m/s²， 水平向右……………………………………（1分）

長木板的加速度為：0.5m/s²，水平向右   ……………………（1分）

令剛相對靜止時他們的共同速度為v，以木板運動的方向為正方向

對小物塊有：v=－v₂＋a₁t                  ……………………………………（1分）

對木板有：v= v₁＋a₂t ………………………………………………………………（1分）

代入數(shù)據(jù)可解得：t=8s； v =14m/s ………………………………………………（2分）

⑵此過程中小物塊的位移為：x₁== 48m…………………………………（2分）

長木板的位移為：x₂== 96m           …………………………………（2分）

所以長板的長度至少為：L= x₂-x₁= 48m ………………………………………… （2分）

⑶長木板對小物塊摩擦力做的功為J ………………（4分）

15．(16分)

⑴以小球為研究對象，豎直方向小球受重力和恒定的洛倫茲力f₁，故小球在管中豎直方向做勻加速直線運動，加速度設(shè)為a，則

                                        …………………………（4分）

⑵在小球運動到管口時，F(xiàn)_N＝2.4×10^－3N，設(shè)v₁為小球豎直分速度，由

，則                                 ………………………………（3分）

由得                                        ………………………………（3分）

⑶小球離開管口進入復合場，其中qE＝2×10^－3N，mg＝2×10^－3N．…………………（1分）

故電場力與重力平衡，小球在復合場中做勻速圓周運動，合速度　與MN成45°角，故軌道半徑為R，  ……………………………………………………（1分）

小球離開管口開始計時，到再次經(jīng)過MN所通過的水平距離……（1分）

對應(yīng)時間  ………………………………………………………（1分）

小車運動距離為x₂，………………………… ………………………（1分）

所以小球此時離小車頂端的距離為……………………………（1分）