許多儀器中可利用磁場(chǎng)控制帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡。如圖所示的真空環(huán)境中，有一半徑r=0.05m的圓形區(qū)域內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其右側(cè)相距d=0.06m處有一足夠大的豎直屏。從S處不斷有比荷=108C/kg的帶正電粒子以速度v=2×106m/s沿SQ方向射出，經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域后打在屏上。不計(jì)粒子重力，求：

（1）粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑；
（2）繞通過(guò)P點(diǎn)垂直紙面的軸，將該圓形磁場(chǎng)區(qū)域逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)90°的過(guò)程中，粒子在屏上能打到的范圍。

（1）R=0.1m；（2）所以粒子能打在屏上Q點(diǎn)以上0.16m范圍內(nèi)。  

解析試題分析: （1）    解得   R=0.1m
（2）粒子在磁場(chǎng)中通過(guò)的位移剛好等于磁場(chǎng)區(qū)域直徑時(shí)，其速度方向偏轉(zhuǎn)的角度最大，能打到屏上的點(diǎn)最高，由于R=2r，如圖為等邊三角形，可判斷出粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡所對(duì)圓心角為60°，

設(shè)從L點(diǎn)射出磁場(chǎng)的粒子能打在屏上的N點(diǎn)，LN的反向延長(zhǎng)線交PQ于M點(diǎn)，由對(duì)稱性可知：


聯(lián)立上式可得：NQ=(3-2)r≈0.16m
當(dāng)磁場(chǎng)區(qū)域轉(zhuǎn)動(dòng)90°時(shí)，粒子剛好沒(méi)有進(jìn)入磁場(chǎng)，沿直線運(yùn)動(dòng)打在屏上Q點(diǎn)，所以粒子能打在屏上Q點(diǎn)以上0.16m范圍內(nèi)。
考點(diǎn)：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，牛頓第二定律，向心力

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

如圖所示，在豎直平面內(nèi)建立xOy直角坐標(biāo)系，Oy表示豎直向上的方向。已知該平面內(nèi)存在沿x軸負(fù)方向的區(qū)域足夠大的勻強(qiáng)電場(chǎng)，現(xiàn)有一個(gè)帶電量為2.5×10-4C，質(zhì)量為0.5kg 的小球從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿y軸正方向以一定的初速度豎直向上拋出，它到達(dá)的最高點(diǎn)位置為圖中的Q點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，g取10 m/s2。試分析求解：

(1) 小球帶何種電荷；
(2) 該勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大��；
(3) 小球從O點(diǎn)拋出到落回x軸的過(guò)程中電勢(shì)能的改變量；
(4) 小球落回x軸時(shí)的動(dòng)能。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（18分）靜止于A處的離子，經(jīng)加速電場(chǎng)加速后沿圖中圓弧虛線通過(guò)靜電分析器，并從P點(diǎn)垂直CF進(jìn)入矩形區(qū)域的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)．靜電分析器通道內(nèi)有均勻輻射分布的電場(chǎng)，已知圓弧虛線的半徑為R，其所在處場(chǎng)強(qiáng)為E、方向如圖所示；離子質(zhì)量為m、電荷量為q；、，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里；離子重力不計(jì)．

（1）求加速電場(chǎng)的電壓U；
（2）若離子能最終打在QF上，求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的取值范圍．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（12分） 如圖所示，有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝2×10－3 T；磁場(chǎng)右邊是寬度L＝0.2 m、場(chǎng)強(qiáng)E＝40 V/m、方向向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)．一帶電粒子電荷量q＝－3.2×10－19 C，質(zhì)量m＝6.4×10－27 kg，以v＝4×104 m/s的速度沿OO′垂直射入磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)后進(jìn)入右側(cè)的電場(chǎng)，最后從電場(chǎng)右邊界射出．（不計(jì)重力）求：

（1）大致畫出帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡；
（2）帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑；
（3）帶電粒子飛出電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能Ek.

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（18分）如圖所示，在平面內(nèi)的第一象限內(nèi)存在沿軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在第四象限存在有界的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度，有一質(zhì)量為，電量為的電子以的速度從軸的點(diǎn)（0，cm）沿軸正方向射入第一象限，偏轉(zhuǎn)后從軸的點(diǎn)射入第四象限，方向與軸成角，在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)后又回到點(diǎn)，方向與軸也成角;不計(jì)電子重力.求：

（1）OQ之間的距離及電子通過(guò)Q點(diǎn)的速度大小.
（2）若在第四象限內(nèi)的磁場(chǎng)的邊界為直線邊界，即在虛線的下方有磁場(chǎng)，如圖中所示,求的坐標(biāo).
（3）若在第四象限內(nèi)的磁場(chǎng)為圓形邊界的磁場(chǎng)，圓形邊界的磁場(chǎng)的圓心坐標(biāo)的范圍.

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（18分）如圖，空間存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)方向?yàn)閥軸正方向，磁場(chǎng)方向垂直于xy平面（紙面）向外，電場(chǎng)和磁場(chǎng)都可以隨意加上或撤除，重新加上的電場(chǎng)或磁場(chǎng)與撤除前的一樣.一帶正電荷的粒子從P（x=0，y=h）點(diǎn)以一定的速度平行于x軸正向入射.這時(shí)若只有磁場(chǎng)，粒子將做半徑為R0的圓周運(yùn)動(dòng)；若同時(shí)存在電場(chǎng)和磁場(chǎng)，粒子恰好做直線運(yùn)動(dòng).現(xiàn)在，只加電場(chǎng)，當(dāng)粒子從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到x=R0平面（圖中虛線所示）時(shí)，立即撤除電場(chǎng)同時(shí)加上磁場(chǎng)，粒子繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，其軌跡與x軸交于M點(diǎn).不計(jì)重力.求：

⑴粒子到達(dá)x=R0平面時(shí)速度方向與x軸的夾角以及粒子到x軸的距離；
⑵M點(diǎn)的橫坐標(biāo)xM.

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（15分）如圖所示，在x軸的上方有沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E；在x軸的下方等腰三角形CDM區(qū)域內(nèi)有垂直于xOy平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，C、D在x軸上，它們到原點(diǎn)O的距離均為a，θ＝30°,現(xiàn)將一質(zhì)量為m、帶電量為q的帶正電粒子，從y軸上的P點(diǎn)由靜止釋放，不計(jì)重力作用和空氣阻力的影響．

（1）若粒子第一次進(jìn)入磁場(chǎng)后恰好垂直CM射出磁場(chǎng)，求P、O間的距離；
（2）P、O間的距離滿足什么條件時(shí)，可使粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中各運(yùn)動(dòng)3次?

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（14分）坐標(biāo)原點(diǎn)O處有一點(diǎn)狀的放射源，它向xoy平面內(nèi)的x軸上方各個(gè)方向發(fā)射α粒子，α粒子的速度大小都是v0，在的區(qū)域內(nèi)分布有指向y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小為，其中q與m分別為α粒子的電量和質(zhì)量；在的區(qū)域內(nèi)分布有垂直于xoy平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．a(chǎn)b為一塊很大的平面感光板，放置于處，如圖所示．觀察發(fā)現(xiàn)此時(shí)恰無(wú)粒子打到ab板上．（不考慮α粒子的重力）

（1）求α粒子剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能；
（2）求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小；
（3）將ab板平移到什么位置時(shí)所有粒子均能打到板上? 并求出此時(shí)ab板上被α粒子打中
的區(qū)域的長(zhǎng)度．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（20分）一個(gè)“”形導(dǎo)軌PONQ，其質(zhì)量為M=2.0kg，放在光滑絕緣的水平面上，處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，另有一根質(zhì)量為m=0.60kg的金屬棒CD跨放在導(dǎo)軌上，CD與導(dǎo)軌的動(dòng)摩擦因數(shù)是0.20，CD棒與ON邊平行，左邊靠著光滑的固定立柱a、b，勻強(qiáng)磁場(chǎng)以ab為界，左側(cè)的磁場(chǎng)方向豎直向上（圖中表示為垂直于紙面向外），右側(cè)磁場(chǎng)方向水平向右，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小都是0.80T，如圖所示，已知導(dǎo)軌ON段長(zhǎng)為0.50m，電阻是0.40Ω，金屬棒CD的電阻是0.20Ω，其余電阻不計(jì)。導(dǎo)軌在水平拉力作用下由靜止開始以0.20m/s2的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，一直到CD中的電流達(dá)到4.0A時(shí)，導(dǎo)軌改做勻速直線運(yùn)動(dòng).設(shè)導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，取g=10m/s2.求：

⑴導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)起來(lái)后，C、D兩點(diǎn)哪點(diǎn)電勢(shì)較高？
⑵導(dǎo)軌做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，水平拉力F的大小是多少？
⑶導(dǎo)軌做勻加速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，水平拉力F的最小值是多少？
⑷CD上消耗的電功率為P=0.80W時(shí)，水平拉力F做功的功率是多大？

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同步練習(xí)冊(cè)答案