如圖所示，一足夠長(zhǎng)的矩形區(qū)域abcd內(nèi)充滿方向垂直紙面向里的、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在ad邊中點(diǎn)O，方向垂直磁場(chǎng)向里射入一速度方向跟ad邊夾角θ=30°、大小為v0的帶正電粒子，已知粒子質(zhì)量為m，電量為q，ad邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，ab邊足夠長(zhǎng)，粒子重力不計(jì)，求：
（1）粒子能從ab邊上射出磁場(chǎng)的v0大小范圍．
（2）如果帶電粒子不受上述v0大小范圍的限制，求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間．
（1）若粒子速度為v0，則qv0B=m
v20
R
，所以有R=
mv0
qB

設(shè)圓心在O1處對(duì)應(yīng)圓弧與ab邊相切，相應(yīng)速度為v01，則R1+R1sinθ=
L
2

將R1=
mv01
qB
代入上式可得，v01=
qBL
3m

同理，設(shè)圓心在O2處對(duì)應(yīng)圓弧與cd邊相切，相應(yīng)速度為v02，則R2-R2sinθ=
L
2

將R2=
mv02
qB
代入上式可得，v02=
qBL
m

所以粒子能從ab邊上射出磁場(chǎng)的v0應(yīng)滿足
qBL
3m
＜v0≤
qBL
m
．
（2）由t=
α
2π
T及T=
2πm
qB
可知，粒子在磁場(chǎng)中經(jīng)過的弧所對(duì)的圓心角α越長(zhǎng)，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間也越長(zhǎng)．在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑r≤R1時(shí)，
運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)，弧所對(duì)圓心角為α=（2π-2θ）=
5π
3
，所以最長(zhǎng)時(shí)間為t=
α
2π
T=
5π
3
2π
?
2πm
qB
=
5πm
3qB
．
答：（1）粒子能從ab邊上射出磁場(chǎng)的v0大小范圍為
qBL
3m
＜v0≤
qBL
m
．
（2）如果帶電粒子不受上述v0大小范圍的限制，求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間為
5πm
3qB
．
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，有一對(duì)平行金屬板，兩板相距為0.05m．電壓為10V；兩板之間有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0=0.1T，方向與金屬板面平行并垂直于紙面向里．圖中右邊有一半徑R為0.1m、圓心為O的圓形區(qū)域內(nèi)也存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=
3
3
T，方向垂直于紙面向里．一正離子沿平行于金屬板面，從A點(diǎn)垂直于磁場(chǎng)的方向射入平行金屬板之間，沿直線射出平行金屬板之間的區(qū)域，并沿直徑CD方向射入圓形磁場(chǎng)區(qū)域，最后從圓形區(qū)域邊界上的F點(diǎn)射出．已知速度的偏向角θ=
π
3
，不計(jì)離子重力．求：
（1）離子速度v的大��；
（2）離子的比荷
q
m
；
（3）離子在圓形磁場(chǎng)區(qū)域中運(yùn)動(dòng)時(shí)間t．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖甲所示為湯姆生在1897年測(cè)量陰極射線（電子）的比荷時(shí)所用實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖．K為陰極，A1和A2為連接在一起的中心空透的陽極，電子從陰極發(fā)出后被電場(chǎng)加速，只有運(yùn)動(dòng)方向與A1和A2的狹縫方向相同的電子才能通過，電子被加速后沿00’方向垂直進(jìn)人方向互相垂直的電場(chǎng)、磁場(chǎng)的疊加區(qū)域．磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，電場(chǎng)極板水平放置，電子在電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力的共同作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)．已知圓形磁場(chǎng)的半徑為r，圓心為C．
某校物理實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)們利用該裝置，進(jìn)行了以下探究測(cè)量：
第一步：調(diào)節(jié)兩種場(chǎng)的強(qiáng)弱．當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B時(shí)，使得電子恰好能夠在復(fù)合場(chǎng)區(qū)域內(nèi)沿直線運(yùn)動(dòng)．
第二步：撤去電場(chǎng)，保持磁場(chǎng)和電子的速度不變，使電子只在磁場(chǎng)力的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，打在熒屏上出現(xiàn)一個(gè)亮點(diǎn)P，通過推算得到電子的偏轉(zhuǎn)角為α（CP與OO′下之間的夾角）．
求：（1）電子在復(fù)合場(chǎng)中沿直線向右飛行的速度；
（2）電子的比荷
e
m
；
（3）有位同學(xué)提出了該裝置的改造方案，把球形熒屏改成平面熒屏，并畫出了如圖乙的示意圖．已知電場(chǎng)平行金屬板長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，金屬板右則到熒屏垂直距離為L(zhǎng)2．實(shí)驗(yàn)方案的第一步不變，可求出電子在復(fù)合場(chǎng)中沿直線向右飛行的速度．第二步撤去磁場(chǎng)，保持電場(chǎng)和電子的速度不變，使電子只在電場(chǎng)力的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，打在熒屏上出現(xiàn)一個(gè)亮點(diǎn)P，通過屏上刻度可直接讀出電子偏離屏中心點(diǎn)的距離
.
O/Q
=y．同樣可求出電子的比荷
e
m
．請(qǐng)你判斷這一方案是否可行？并說明相應(yīng)的理由．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m，電荷量為+q的微粒（不計(jì)重力），以水平速度v0射入兩平行金屬板間的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)．己知金屬板長(zhǎng)L，兩板間距d，微粒射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角θ=30°，并同時(shí)射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)．求：
（1）兩平行金屬板間的電壓U；
（2）若勻強(qiáng)磁場(chǎng)的寬度為D，為使微粒不會(huì)由磁場(chǎng)的右邊界射出，則該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B至少多大？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，帶電平行金屬板PQ和MN之間的距離為d，金屬板之間有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，x軸與金屬板中心線重合，y軸垂直于金屬板，在區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ內(nèi)存在方向相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為B1和B2，且B1＜B2，一電子沿著x軸正向以速度v0射入平行板之間，在平行板間恰好沿著x軸正方向做直線運(yùn)動(dòng)，并由區(qū)域Ⅰ進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ，然后經(jīng)過y軸離開區(qū)域Ⅰ，已知區(qū)域Ⅰ沿x軸方向?qū)挾葹?span dealflag="1" mathtag="math" >
3
mv0
2B1e
，區(qū)域Ⅱ的寬度足夠大，電子電荷量為e，質(zhì)量為m，不計(jì)電子重力，求：
（1）兩金屬板之間電勢(shì)差U；
（2）電子在區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ中運(yùn)動(dòng)的半徑R1和R2；
（3）電子兩次經(jīng)過y軸的時(shí)間間隔t．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，水平線QC下方是水平向q的勻強(qiáng)電場(chǎng)；區(qū)域Ⅰ（梯形PQCD）內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B；區(qū)域Ⅱ（三角形APD）內(nèi)也有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，但是磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可以與區(qū)域Ⅰ不同；區(qū)域Ⅲ（虛線PD之上、三角形APD以外）有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度與區(qū)域Ⅱ內(nèi)磁感應(yīng)大小相等．三角形AQC是邊長(zhǎng)為2L的等邊三角形，P、D分別為AQ、AC的中點(diǎn)．帶正電的粒子從Q點(diǎn)正下方、距離Q點(diǎn)為L(zhǎng)的O點(diǎn)以某一速度射出，在電場(chǎng)力作用下從QC邊中點(diǎn)N以速度00垂直QC射入?yún)^(qū)域Ⅰ，接著從P點(diǎn)垂直AQ射入?yún)^(qū)域Ⅲ．若區(qū)域Ⅱ、Ⅲ的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與區(qū)域Ⅰ的磁感應(yīng)強(qiáng)度滿足一定的關(guān)系，此后帶電粒子又經(jīng)歷一系列運(yùn)動(dòng)后又會(huì)以原速率返回O點(diǎn)．（粒子重力忽略不計(jì)）求：
（1）該粒子的比荷；
（2）粒子從O點(diǎn)出發(fā)再回到O點(diǎn)的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程所有可能經(jīng)歷的時(shí)間．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖甲所示，x方向足夠長(zhǎng)的兩個(gè)條形區(qū)域，其y方向的寬度分別為l1=0.1m和l2=0.2m，兩區(qū)域分別分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1和B2的磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方與xy平面垂直向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B2=0.1T，B1隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示．現(xiàn)有大量粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O以恒定速度v=2×106m/s不斷沿y軸正方向射入磁場(chǎng)，已知帶電粒子的電量q=-2×10-8C，質(zhì)量m=4×10-16kg，不考慮磁場(chǎng)變化產(chǎn)生的電場(chǎng)及帶電粒子的重力．求：
（1）在圖乙中0～1s內(nèi)，哪段時(shí)間從O發(fā)射的粒子能進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的磁場(chǎng)？
（2）帶電粒子打在磁場(chǎng)上邊界MN上的x坐標(biāo)范圍是多少？
（3）在MN以下整個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)，單個(gè)帶電粒子運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間和最短時(shí)間分別是多少？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：多選題

如圖，兩水平放置的平行金屬板M、N放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)線ab帖著M、N邊緣以速度V向右勻速滑動(dòng)，當(dāng)一帶電粒子以水平速度V0射入兩板間后，能保持勻速直線運(yùn)動(dòng)，該帶電粒子可能（　�。�
A．帶正電、速度方向向左B．帶負(fù)電速度方向向左
C．帶正電速度方向向右D．帶負(fù)電速度方向向右

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：多選題

兩個(gè)電荷量分別為q和-q的帶電粒子分別以速度Va和Vb沿射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩粒子的入射方向與磁場(chǎng)邊界的夾角分別為30°和60°，磁場(chǎng)寬度為d，兩粒子同時(shí)由A點(diǎn)出發(fā)，同時(shí)到達(dá)B點(diǎn)，如圖所示，則（　�。�
A．a(chǎn)粒子帶負(fù)電，b粒子帶正電
B．兩粒子的軌道半徑之比Ra：Rb=
3
：1
C．兩粒子的質(zhì)量之比ma：mb=1：2
D．兩粒子的速度之比Va：Vb=1：2

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