（16分）如圖所示，間距為L的光滑平行金屬導(dǎo)軌M、N水平固定，長為L、阻值為R0的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置，可緊貼導(dǎo)軌滑動。導(dǎo)軌右側(cè)連接一對水平放置的平行金屬板AC，板間距為d，板長也為L，導(dǎo)軌左側(cè)接阻值為R的定值電阻，其它電阻忽略不計(jì)。軌道處的磁場方向豎直向下，金屬板AC間的磁場方向垂直紙面向里，兩磁場均為勻強(qiáng)磁場且磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B。當(dāng)ab棒以速度v0向右勻速運(yùn)動時(shí)，一電量大小為q的微粒以某一速度從緊貼A板左側(cè)平行于A板的方向進(jìn)入板間恰好做勻速圓周運(yùn)動。試求：

（1）AC兩板間的電壓U；
（2）帶電微粒的質(zhì)量m；
（3）欲使微粒不打到極板上，帶電微粒的速度v應(yīng)滿足什么樣的條件．

（1） （2） （3）  或  

解析試題分析：（1）棒ab向右運(yùn)動時(shí)產(chǎn)生的電動勢為：              （1分）
AC間的電壓即為電阻R的分壓，由分壓關(guān)系可得：
  （或：，） （1分）
解得： （1分）
（2）帶電粒子在板間做勻速圓周運(yùn)動，則重力與電場力平衡
有：                （2分）
解得：                   （1分）
（3）粒子做勻速圓周運(yùn)動，由牛頓第二定律可得：
           （2分）
若粒子恰從C板右邊緣離開，運(yùn)動軌跡如圖所示，由幾何關(guān)系可得：

    所以：  （2分）
解得：                     （1分）
如粒子恰從C板左邊緣離開，則有：          （2分）
解得：                     （1分）
故帶電粒子的速度大小v應(yīng)滿足的條件：
  或     （2分）
考點(diǎn)：電磁感應(yīng)  帶電粒子在復(fù)合場中的運(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：計(jì)算題

如圖所示，在勻強(qiáng)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(diǎn)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(yùn)動,重力加速度為g。

（1）求勻強(qiáng)電場場強(qiáng)E的大小及方向；
（2）若再疊加一圓形邊界的勻強(qiáng)磁場,使微粒能到達(dá)x軸上的N點(diǎn)，M、N兩點(diǎn)關(guān)于原點(diǎn)o對稱，=L，微粒運(yùn)動軌跡也關(guān)于y軸對稱。 己知所疊加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)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(yùn)動到N的時(shí)間t。

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

（8分）如圖所示為一速度選擇器，板間存在方向互相垂直的勻強(qiáng)電場和磁場。現(xiàn)有速率不同的電子從A點(diǎn)沿直線AB射入板間。平行板間的電壓為300 V，間距為5 cm，垂直紙面的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.06 T，問：

(1)勻強(qiáng)磁場的方向指向紙面里還是向外？
(2)能沿直線通過該速度選擇器的電子的速率？

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

（16分）在直角坐標(biāo)系xOy中，第一象限內(nèi)存在沿y軸負(fù)方向的有界電場，其中的兩條邊界分別與Ox、Oy重合。在第二象限內(nèi)有垂直紙面向外的有界磁場（圖中未畫出），磁場邊界為矩形，其中的一個(gè)邊界與y軸重合，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B。一質(zhì)量為m，電量為q的正離子，從電場中P點(diǎn)以某初速度沿-x方向開始運(yùn)動，經(jīng)過坐標(biāo)（0，L）的Q點(diǎn)時(shí)，速度大小為，方向與-y方向成30°，經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后能夠返回電場，離子重力不計(jì)。求：

（1）正離子在P點(diǎn)的初速度；
（2）矩形磁場在x方向的最小寬度；
（3）離子在磁場中運(yùn)動的最長時(shí)間。

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

(9分) 如圖所示，在傾角為30°的斜面OA的左側(cè)有一豎直檔板，其上有一小孔P，OP=0.5m．現(xiàn)有一質(zhì)量m=4×10－20kg、電荷量q=+2×10－14C的粒子，從小孔以速度v0=3×104m/s水平射向磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T、方向垂直紙面向外的圓形磁場區(qū)域，且在飛出磁場區(qū)域后能垂直打在OA面上，粒子重力不計(jì)．求：

（1）粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的半徑；
（2）粒子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間；
（3）圓形磁場區(qū)域的最小半徑．

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

（10分）載流長直導(dǎo)線周圍磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝kI/r，式中常量k>0，I為電流強(qiáng)度，r為距導(dǎo)線的距離。在水平長直導(dǎo)線MN正下方，矩形線圈abcd通以逆時(shí)針方向的恒定電流，被兩根等長的輕質(zhì)絕緣細(xì)線靜止地懸掛，如圖所示。開始時(shí)MN內(nèi)不通電流，此時(shí)兩細(xì)線內(nèi)的張力均為T0。當(dāng)MN通以強(qiáng)度為I1的電流時(shí)，兩細(xì)線內(nèi)的張力均減小為T1；當(dāng)MN內(nèi)的電流強(qiáng)度變?yōu)镮2時(shí)，兩細(xì)線的張力均大于T0。

(1)分別指出強(qiáng)度為I1、I2的電流的方向；
(2)求MN分別通以強(qiáng)度為I1和I2電流時(shí)，線框受到的安培力F1與F2大小之比；
(3)當(dāng)MN內(nèi)的電流強(qiáng)度為I3時(shí)兩細(xì)線恰好斷裂，在此瞬間線圈的加速度大小為a，求I3。

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

（12分）如圖所示，在x軸的上方（y＞0的空間內(nèi)）存在著垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，一個(gè)不計(jì)重力的帶正電粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O處以速度v進(jìn)入磁場，粒子進(jìn)入磁場時(shí)的速度方向垂直于磁場且與x軸正方向成45°角，若粒子的質(zhì)量為m，電量為q，求：

（1）該粒子在磁場中作圓周運(yùn)動的軌道半徑；
（2）該粒子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間；
（3）該粒子射出磁場的位置坐標(biāo)。

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

如圖所示，一帶正電的質(zhì)子以速度v0從O點(diǎn)垂直射入，兩個(gè)板間存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場．已知兩板之間距離為d，板長為d，O點(diǎn)是板的正中間，為使粒子能從兩板間射出，試求磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)滿足的條件（已知質(zhì)子的帶電荷量為e，質(zhì)量為m）

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

（12分）如圖所示，在一個(gè)范圍足夠大、垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，用絕緣細(xì)線將金屬棒吊起，使其呈水平狀態(tài). 已知金屬棒長L＝0. 1m，質(zhì)量m＝0.05kg，棒中通有I＝10A的向右的電流，取g =10m/s2.

（1）若磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T，求此時(shí)金屬棒受到的安培力F的大小，并判斷安培力的方向；
（2）若細(xì)線拉力恰好為零，求磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小.

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