(22分)如圖所示，在兩塊水平金屬極板間加有電壓U構(gòu)成偏轉(zhuǎn)電場，一束比荷為帶正電的粒子流（重力不計），以速度vo =104m/s沿水平方向從金屬極板正中間射入兩板。粒子經(jīng)電場偏轉(zhuǎn)后進(jìn)入一具有理想邊界的半圓形變化磁場區(qū)域，O為圓心，區(qū)域直徑AB長度為L=1m，AB與水平方向成45°角。區(qū)域內(nèi)有按如圖所示規(guī)律作周期性變化的磁場，已知B0="0." 5T，磁場方向以垂直于紙面向外為正。粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場后，恰好從下極板邊緣O點(diǎn)與水平方向成45°斜向下射入磁場。求：
（1）兩金屬極板間的電壓U是多大？
（2）若T0 =0.5s，求t=0s時刻射人磁場的帶電粒子在磁場中運(yùn)動的時間t和離開磁場的位置。
（3）要使所有帶電粒子通過O點(diǎn)后的運(yùn)動過程中不再從AB兩點(diǎn)間越過，求出磁場的變化周期T0應(yīng)滿足的條件。

（1）100V  （2），射出點(diǎn)在AB間離O點(diǎn)（3）

解析試題分析：（1）粒子在電場中做類平拋運(yùn)動，從O點(diǎn)射出使速度

代入數(shù)據(jù)得U=100V
（2）   

粒子在磁場中經(jīng)過半周從OB中穿出，粒子在磁場中運(yùn)動時間
射出點(diǎn)在AB間離O點(diǎn)
（3）粒子運(yùn)動周期，粒子在t=0、….時刻射入時，粒子最可能從AB間射出
如圖，由幾何關(guān)系可得臨界時
要不從AB邊界射出，應(yīng)滿足
得

考點(diǎn)：本題考查帶電粒子在磁場中的運(yùn)動

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：單選題

通有電流的導(dǎo)線、處在同一平面(紙面)內(nèi)，是固定的，可繞垂直紙面的固定轉(zhuǎn)軸O轉(zhuǎn)動(O為的中心)，各自的電流方向如圖所示．下列哪種情況將會發(fā)生(　　)

A．因不受磁場力的作用，故不動 
B．因上、下兩部分所受的磁場力平衡，故不動 
C．繞軸O按順時針方向轉(zhuǎn)動 
D．繞軸O按逆時針方向轉(zhuǎn)動 

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（16分）某裝置用磁場控制帶電粒子的運(yùn)動，工作原理如圖所示。裝置的長為 L，上下兩個相同的矩形區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B、方向與紙面垂直且相反，兩磁場的間距為d。裝置右端有一收集板，M、N、P為板上的三點(diǎn)，M位于軸線OO′上，N、P分別位于下方磁場的上、下邊界上。在紙面內(nèi)，質(zhì)量為m、電荷量為－q的粒子以某一速度從裝置左端的中點(diǎn)射入，方向與軸線成30°角，經(jīng)過上方的磁場區(qū)域一次，恰好到達(dá)P點(diǎn)。改變粒子入射速度的大小，可以控制粒子到達(dá)收集板上的位置。不計粒子的重力。

（1）求磁場區(qū)域的寬度h；
（2）欲使粒子到達(dá)收集板的位置從P點(diǎn)移到N點(diǎn)，求粒子入射速度的最小變化量Δv；
（3）欲使粒子到達(dá)M點(diǎn)，求粒子入射速度大小的可能值。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，在平面坐標(biāo)系xoy內(nèi)，第Ⅱ、Ⅲ象限內(nèi)存在沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場，第I、Ⅳ象限內(nèi)存在半徑為L的圓形勻強(qiáng)磁場，磁場圓心在M（L，0）點(diǎn)，磁場方向垂直于坐標(biāo)平面向外．一帶正電粒子從第Ⅲ象限中的Q（一2L，一L）點(diǎn)以速度沿軸正方向射出，恰好從坐標(biāo)原點(diǎn)O進(jìn)入磁場，
從P（2L，O）點(diǎn)射出磁場．不計粒子重力，求：

（1）電場強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度大小之比
（2）粒子在磁場與電場中運(yùn)動時間之比

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖a所示，兩豎直線所夾區(qū)域內(nèi)存在周期性變化的勻強(qiáng)電場與勻強(qiáng)磁場，變化情況如圖b、c所示，電場強(qiáng)度方向以y軸負(fù)方向?yàn)檎�，磁感�?yīng)強(qiáng)度方向以垂直紙面向外為正。t=0時刻，一質(zhì)量為m、電量為q的帶正電粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O開始以速度v0沿x軸正方向運(yùn)動，粒子重力忽略不計，圖b、c中，，B0已知．要使帶電粒子在0～4nt0（n∈N）時間內(nèi)一直在場區(qū)運(yùn)動，求：

（1） 在給定的坐標(biāo)上畫出帶電粒子在0~4t0時間內(nèi)的軌跡示意圖，并在圖中標(biāo)明粒子的運(yùn)動性質(zhì)；
（2） 在t0時刻粒子速度方向與x軸的夾角；
（3） 右邊界到O的最小距離；
（4） 場區(qū)的最小寬度。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖，在平面直角坐標(biāo)系xoy內(nèi)，第一象限的射線op與x軸夾角為30º，在∠pox范圍之外存在垂直xoy面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．一質(zhì)量為m、帶電量為q的正電粒子，從o點(diǎn)以沿y軸負(fù)方向的速度v出發(fā)僅受磁場力而運(yùn)動。試求：

（1）粒子離開o點(diǎn)后，第三次經(jīng)過磁場邊界時的位置坐標(biāo)；
（2）粒子在磁場中運(yùn)動的總時間；
（3）若保持其它條件不變而將∠pox變?yōu)?5º，粒子出發(fā)之后將總共幾次穿越磁場邊界？

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（17分）一絕緣“U”型桿由兩段相互平行的足夠長的豎直直桿PQ、MN和一半徑為R的光滑半圓環(huán)QAN組成.固定在豎直平面內(nèi)，其中桿PQ是光滑的，桿MN是粗糙的，整個裝置處在水平向右的勻強(qiáng)電池中.在QN連線下方區(qū)域足夠大的范圍內(nèi)同時存在垂直豎直平面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為.現(xiàn)將一質(zhì)量為m、帶電量為-q（q＞0）的小環(huán)套在PQ桿上，小環(huán)所受的電場力大小為其重力的3倍.（重力加速度為g）.求：
（1）若將小環(huán)由C點(diǎn)靜止釋放，剛好能達(dá)到N點(diǎn)，求CQ間的距離；
（2）在滿足（1）問的條件下，小環(huán)第一次通過最低點(diǎn)A時受到圓環(huán)的支持力的大��；
（3）若將小環(huán)由距Q點(diǎn)8R處靜止釋放，設(shè)小環(huán)與MN桿間的動摩擦因數(shù)為u，小環(huán)所受最大靜摩擦力大小相等，求小環(huán)在整個運(yùn)動過程則克服摩擦力所做的功.

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（19分）在豎直平面內(nèi)存在如圖所示的絕緣軌道，一質(zhì)量為m=0.4kg、帶電量為q=+0.4C的小滑塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）在外力作用下壓縮至離B點(diǎn)0.05m，此時彈性勢能=17.25J，彈簧一端固定在底端，與小滑塊不相連，彈簧原長為2.05m，軌道與滑塊間的動摩擦因數(shù)．某時刻撤去外力，經(jīng)過一段時間彈簧恢復(fù)至原長，再經(jīng)過1.8s，同時施加電場和磁場，電場平行于紙面，且垂直x軸向上，場強(qiáng)E=10N/C；磁場方向垂直于紙面，且僅存在于第二、三象限內(nèi)，最終滑塊到達(dá)N（6m，0）點(diǎn)，方向與水平方向成30º斜向下．（答案可用π表示，）
（1）求彈簧完全恢復(fù)瞬間，小滑塊的速度；
（2）求彈簧原長恢復(fù)后1.8s時小滑塊所在的位置；
（3）求小滑塊在磁場中的運(yùn)動的時間．

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

地球是個大磁體，在赤道上，地磁場可以看成是沿南北方向的勻強(qiáng)磁場。如果赤道某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.5×10-4T，在赤道上有一根東西方向的直導(dǎo)線，長為20m，通有從東到西30A的電流，則求：
(1)地磁場對這根導(dǎo)線的作用力有多大？方向如何?
(2)通電直導(dǎo)線如果南北方向放置，則地磁場對這根導(dǎo)線的作用力有多大?

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