将一测力传感器连接到计算机上就可以测量快速变化的力．图甲表示小滑块（可视为质点）沿固定的光滑半球形容器内壁在竖直平面内的A、A′之间来回滑动．A、A′点与O点连

题型：不详难度：来源：

将一测力传感器连接到计算机上就可以测量快速变化的力．图甲表示小滑块（可视为质点）沿固定的光滑半球形容器内壁在竖直平面内的A、A′之间来回滑动．A、A′点与O点连线与竖直方向之间夹角相等且都为θ，均小于5°，图乙表示滑块对器壁的压力F随时间t变化的曲线，且图中t=0为滑块从A点开始运动的时刻．试根据力学规律和题中（包括图中）所给的信息，求：

魔方格

（1）小滑块的质量．
（2）容器的半径．（g取10m/s²）

答案

（1）在最高点A，有F_min=mgcosθ=0.495N
在最低点B，有Fmax=m

+mg=0.510N
从A到B，滑块机械能守恒，有mgR（1-cosθ）=

mv2．
解得：m=0.05kg．
（2）完成一次全振动的时间为一个周期，由图乙得小滑块做简谐振动的周期：T=

s
根据T=2π

解得：R=0.1m
答：（1）小滑块的质量为0.05 kg；（2）容器的半径为0.1 m

举一反三

如图所示，x轴上方有垂直纸面向里的匀强磁场．有两个质量相同，电荷量也相同的带正、负电的离子（不计重力），以相同速度从O点射入磁场中，射入方向与x轴均夹30°角．求正、负离子在磁场中运动半径比

r正

r负

和时间比

t正

t负

分别是多少？

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试解答下列问题：
（1）在电场中把2.0×10^-9C的负电荷从A点移到B点，静电力做功1.4×10^-7J；再把该电荷从B点移到C点，静电力做功-3.4×10^-7J．则A、C间的电势差U_AC是多大？
（2）有一个电流表G，内阻

=30Ω，满偏电流I_g=1mA．要把它改装为量程0～15V的电压表，则改装后的电压表内阻是多大？
（3）电子以1.76×10⁶m/s的速度沿着与磁场垂直的方向射入B=4.0×10^-5T的匀强磁场中，求该电子做匀速圆周运动的轨道半径（已知电子的比荷e/m=1.76×10¹¹C/kg）．

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在平面直角坐标系xOy中，第I象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第IV象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B．一质量为m，电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v₀垂直于y轴射入电场，经x轴上的N点与x轴正方向成θ=60°角离开电场，同时射入磁场，最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场，如图所示．（不计粒子重力）试求：
（1）粒子离开电场时的速度大小；
（2）M、N两点间的电势差U_MN；
（3）P点到坐标原点O的距离OP．魔方格

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用一条绝缘细线悬挂一个带电小球，小球质量m=2.0×10^-2kg，电荷量q=+1.0×10^-8C．现加一水平方向的匀强电场，小球平衡于O点时绝缘细线与竖直方向的夹角θ=37°，如图所示．（取g=10m/s²，sin37°=0.6，cos37°=0.8）试求：
（1）该匀强电场的电场强度E的大小；
（2）若将小球沿圆弧OA拉至悬点正下方A点自由释放后，小球作往复运动，则经过O点时细线对小球的拉力．魔方格

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某同学设想用带电粒子的运动轨迹做出“0”字样，首先，在真空空间的竖直平面内建立xoy坐标系，在x₁=-0.1m和x₂=0.1m处有两个与y轴平行的竖直界面PQ、MN把空间分成Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ三个区域，在这三个区域中分别存在匀强磁场B₃、B₂、B₁，其大小满足B₂=2B₃=2B₁=0.02T，方向如图所示．在Ⅱ区域中的x轴上、下两侧还分别存在匀强电场E₁、E₂（图中未画出），忽略所有电、磁场的边缘效应，ABCD是以坐标原点O为中心对称的正方形，其边长a=0.2m．现在界面MN上的A点沿x轴正方向发射一个比荷q/m=1.0×10⁸C/kg的带正电的粒子（其重力不计），粒子恰能沿图中实线运动，途经B、C、D三点后回到A点，做周期性运动，轨迹构成一个“0”字，已知粒子每次穿越Ⅱ区域时均作直线运动．试求：

魔方格

（1）粒子自A点射出时的速度大小v₀；
（2）电场强度E₁、E₂的大小和方向；
（3）粒子作一次周期性运动所需的时间．

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