(19分)如圖所示裝置中,區(qū)域Ⅰ和Ⅲ中分別有豎直向上和水平向右的勻強電場,電場強度分別為E和E/2;Ⅱ區(qū)域內(nèi)有垂直向外的水平勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B。一質(zhì)量為m、帶電量為q的帶負電粒子(不計重力)從左邊界O點正上方的M點以速度v0水平射入電場,經(jīng)水平分界線OP上的A點與OP成60°角射入Ⅱ區(qū)域的磁場,并垂直豎直邊界CD進入Ⅲ區(qū)域的勻強電場中。求:

(1)粒子在Ⅱ區(qū)域勻強磁場中運動的軌道半徑;
(2)O、M間的距離;
(3)粒子從M點出發(fā)到第二次通過CD邊界所經(jīng)歷的時間。
(1);(2)(3)

試題分析:(1)粒子在勻強電場中做類平拋運動,設(shè)粒子過A點時速度為v,由類平拋規(guī)律知  
粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動,由牛頓第二定律得
所以   

(2)設(shè)粒子在電場中運動時間為t1,加速度為a,則有
    即
O、M兩點間的距離為
(3)設(shè)粒子在Ⅱ區(qū)域磁場中運動時間為t2,則由幾何關(guān)系知
設(shè)粒子在Ⅲ區(qū)域中運行時間為t3   則
從M點出發(fā)到第二次通過CD邊界所用時間為
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,有A、B、C、D四個離子,它們帶等量的同種電荷,質(zhì)量關(guān)系mA=mB<mC=mD,以不等的速度vA<vB=vC<vD進入速度選擇器后,只有兩種離子從速度選擇器中射出,進入B2磁場,由此可以判斷

A.離子應(yīng)帶負電
B.進入B2磁場的離子是C、D離子
C.到達b位置的是C離子
D.到達a位置的是C離子

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題


(1)所加交流電頻率應(yīng)是多大?
(2)離子離開加速器時動能多大?
(3)若兩D型盒間距為d,兩者間電場為勻強電場,假設(shè)粒子在電場中加速的時間不忽略,但又不影響高頻電源與粒子偏轉(zhuǎn)間的同步關(guān)系,求某個粒子從加速開始到從D形盒中出來,所需的總時間?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,d處固定有負點電荷Q,一個帶電質(zhì)點只在電場力作用下運動,射入此區(qū)域時的軌跡為圖中曲線abc,a、b、c、d恰好是一正方形的四個頂點,則有( 。
A.a(chǎn)、b、c三點處電勢高低關(guān)系是φa=φcb
B.質(zhì)點由a到c,電勢能先增加后減小,在b點動能最小
C.質(zhì)點在a、b、c三點處的加速度大小之比為2∶1∶2
D.若將d處的點電荷改為+Q,該帶電質(zhì)點的軌跡仍可能為曲線abc

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(15分)如圖所示,一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的小球以水平初速度v0從離地高為h的地方做平拋運動,落地點為N,不計空氣阻力,求:

(1)若在空間加一個豎直方向的勻強電場,使小球沿水平方向做勻速直線運動,則場強E為多大?
(2)若在空間再加上一個垂直于紙面向外的勻強磁場,小球的落地點仍為N,則磁感應(yīng)強度B為多大?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖所示,垂直紙面的兩平行金屬板M、N之間加有電壓,M板上O1處有一粒子源,可不斷產(chǎn)生初速度為零的帶正電粒子,粒子電荷量為q,質(zhì)量為m,N板右側(cè)是一半徑為R的接地金屬圓筒,圓筒垂直于紙面且可繞中心軸逆時針轉(zhuǎn)動。O2為N板上正對O1的小孔,O3、O4為圓筒某一直徑兩端的小孔,開始時O1、O2、O3、O4在同一水平線上。在圓簡上方垂直紙面放置一熒光屏,熒光屏與直線O1O2平行,圓筒轉(zhuǎn)軸到熒光屏的距離OP=3R。不計粒子重力及粒子間相互作用。

(1)若圓筒靜止且圓筒內(nèi)不加磁場,粒子通過圓筒的時間為t,求金屬板MN上所加電壓U
(2)若圓筒內(nèi)加垂直紙面向里的勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小為B,圓筒繞中心軸以某一角速度逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動,調(diào)節(jié)MN間的電壓使粒子持續(xù)不斷地以不同速度從小孔O2射出電場,經(jīng)足夠長的時間,有的粒子打到圓筒上被吸收,有的通過圓筒打到熒光屏上產(chǎn)生亮斑。如果在熒光屏PQ范圍內(nèi)的任意位置均會出現(xiàn)亮斑,。求粒子到達熒光屏?xí)r的速度大小的范圍
(3)在第(2)問情境中,若要使進入圓筒的粒子均能從圓筒射出來,求圓筒轉(zhuǎn)動的角速度

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖所示,在勻強電場中建立直角坐標(biāo)系xoy,y軸豎直向上,一質(zhì)量為m、電荷量為+q的微粒從x軸上的M點射出,方向與x軸夾角為θ,微粒恰能以速度v做勻速直線
運動,重力加速度為g。

(1)求勻強電場場強E的大小及方向;
(2)若再疊加一圓形邊界的勻強磁場,使微粒能到達x軸上的N點,M、N兩點關(guān)于原點o對稱,=L,微粒運動軌跡也關(guān)于y軸對稱。 己知所疊加磁場的磁感應(yīng)強度大小為B,方向 垂直xoy平面向外。求磁場區(qū)域的最小面積S 及微粒從M運動到N的時間t。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(12分).飛行時間質(zhì)譜儀可以根據(jù)帶電粒子的飛行時間對氣體分子進行分析。如圖所示,在真空狀態(tài)下,脈沖閥P噴出微量氣體,經(jīng)激光照射產(chǎn)生不同的正離子,自a板小孔進入a、b之間的加速電場,從b板小孔射出,沿中心線進入M、N間的方形區(qū)域,然后到達緊靠在其右端的探測器。已知a、b間的電壓為U0,間距為d,極板M、N的長度為L,間距均為0.2L,不計離子重力及經(jīng)過a板時的初速度。

(1)若M、N板間無電場和磁場,求出比荷為k(q/m)的離子從a板到探測器的飛行時間
(2)若在M、N間只加上偏轉(zhuǎn)電壓U1,請說明不同的正離子在偏轉(zhuǎn)電場中的軌跡是否重合
(3)若在M、N間只加上垂直于紙面的勻強磁場,已知進入a、b間的正離子有一價和二價兩種,質(zhì)量均為m,元電荷為e,試問:
①要使所有離子均通過M、N之間的區(qū)域從右側(cè)飛出,求所加磁場磁感應(yīng)強度的最大值
②要使所有離子均打在上極板M上,求所加磁場磁感應(yīng)強度應(yīng)滿足的條件。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖,在XOY平面第一象限整個區(qū)域分布一勻強電場,電場方向平行y軸向下.在第四象限內(nèi)存在一有界勻強磁場,左邊界為Y軸,右邊界為的直線,磁場方向垂直紙面向外.一質(zhì)量為m、帶電量為+q的粒子從y軸上P點以初速度v0垂直y軸射入勻強電場,在電場力作用下從X軸上Q點以與X軸正方向45°角進入勻強磁場.已知OQ=d,不計粒子重力.求:

(1)P點坐標(biāo);
(2)要使粒子能再進入電場,磁感應(yīng)強度B的取值范圍;
(3)要使粒子能第二次進入磁場,磁感應(yīng)強度B的取值范圍.

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