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（18分）如圖甲所示，兩平行金屬板A、B的板長和板間距離均為L（L=0.1m），AB間所加電壓u=200sin100πtV，如圖乙所示。平行金屬板右側L/2處有一豎直放置的金屬擋板C，高度為13L/12并和A、B間隙正對，C右側L處有一豎直放置的熒光屏S。從O點沿中心軸線OO/以速度v0=2.0×103m/s連續(xù)射入帶負電的離子，離子的比荷q/m=3×104 C/kg，（射到金屬板上的離子立即被帶走，不對周圍產生影響，不計離子間的相互作用，離子在A、B兩板間的運動可視為在勻強電場中的運動。）離子打在熒光屏上，可在熒光屏中心附近形成一個陰影。π取3，離子的重力忽略。
（1）求熒光屏中心附近陰影的長度。
（2）為使從A極板右側邊緣打出的離子能到達屏的中點O/，可在擋板正上方一圓形區(qū)域加垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度大小為B=T（圓心在擋板所在垂線上，圖中未畫出），求所加圓形磁場的面積和離子在磁場區(qū)域運動的時間。（計算結果全部保留二位有效數(shù)字）

（1）0.22m  （2）3.5×10-5s

解析試題分析：（1）（6分）設兩板間所加電壓U時，負離子離開電場時的側向距離y，
由牛頓第二定律得：      
得　　而     故　   由幾何關系，有　　 
因為相同的離子當加上大小相等的反向電壓時，離子偏轉對稱于OO′軸，所以屏上的陰影長度為：　
（2）（12分）設離子在偏轉電壓U中加速后以速度v進入磁場中運動的半徑為R，滿足條件的離子運動軌跡如圖所示。

離子以v=進入磁場，做勻速圓周運動， 由 知，
代入數(shù)據(jù)得  由幾何關系，所加的磁場的半徑：，所以 
所加磁場的面積：    
因為，且離子在磁場中運動的偏轉角度為90°，
所以，離子在磁場中運動的時間為 
考點：本題考查帶電粒子在電磁場中的運動

練習冊系列答案
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科目：高中物理 來源： 題型：填空題

如圖為電磁流量計的示意圖，直徑為d的非磁性材料制成的圓形導管內有導電液體流動，磁感應強度為B的勻強磁場垂直于導電液體流動方向而穿過一段圓形管道。若測得管壁內a、b兩點間的電勢差為U，則管中導電液體的流量Q=     

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，在xoy平面內的y軸左側有沿y軸負方向的勻強電場，y軸右側有垂直紙面向里的勻強磁場，y軸為勻強電場和勻強磁場的理想邊界。一個質量為m、電荷量為q的帶正電粒子（不計重力）從x軸上的N點（-L，0）以v0沿x軸正方向射出。已知粒子經y軸的M點（0，-L/2）進入磁場，若勻強磁場的磁感應強度為.求：

（1）勻強電場的電場強度E的大��；
（2）若粒子離開電場后，y軸左側的電場立即撤去，通過計算判斷粒子離開磁場后到達x軸的位置是在N點的左側還是右側？
（3）若粒子離開電場后，y軸左側的電場立即撤去。要使粒子能回到N點，磁感應強度應改為多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（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)域內有垂直向外的水平勻強磁場，磁感應強度為B。一質量為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邊界所經歷的時間。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖，在平面直角坐標系xoy內，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面向里的勻強磁場，磁感應強度為B．一質量為m、帶電量為q的正電粒子，從o點以沿y軸負方向的速度v出發(fā)僅受磁場力而運動。試求：

（1）粒子離開o點后，第三次經過磁場邊界時的位置坐標；
（2）粒子在磁場中運動的總時間；
（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

（18分）如圖a所示，水平直線MN下方有豎直向上的勻強電場，現(xiàn)將一重力不計、比荷的正電荷置于電場中的O點由靜止釋放，經過后，電荷以的速度通過MN進入其上方的勻強磁場，磁場與紙面垂直，磁感應強度B按圖b所示規(guī)律周期性變化（圖b中磁場以垂直紙面向外為正，以電荷第一次通過MN時為t=0時刻）.計算結果可用π表示。
（1）求O點與直線MN之間的電勢差；
（2）求圖b中時刻電荷與O點的水平距離；
（3）如果在O點右方d=67.5cm處有一垂直于MN的足夠大的擋板，求電荷從O點出發(fā)運動到擋板所需的時間。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（16分）如圖所示，平行板電容器上板M帶正電，兩板間電壓恒為U，極板長為（1+）d，板間距離為2d，在兩板間有一圓形勻強磁場區(qū)域，磁場邊界與兩板及右側邊緣線相切，P點是磁場邊界與下板N的切點，磁場方向垂直于紙面向里，現(xiàn)有一帶電微粒從板的左側進入磁場，若微粒從兩板的正中間以大小為v0水平速度進入板間電場，恰做勻速直線運動，經圓形磁場偏轉后打在P點。

（1）判斷微粒的帶電性質并求其電荷量與質量的比值；
（2）求勻強磁場的磁感應強度B的大小；
（3）若帶電微粒從M板左側邊緣沿正對磁場圓心的方向射入板間電場，要使微粒不與兩板相碰并從極板左側射出，求微粒入射速度的大小范圍。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，在xoy平面內y軸與MN邊界之間有沿x軸負方向的勻強電場，y軸左側和MN邊界右側的空間有垂直紙面向里、磁感應強度大小相等的勻強磁場，MN邊界與y軸平行且間距保持不變．一質量為m、電荷量為 -q的粒子以速度v0從坐標原點O沿x軸負方向射入磁場，每次經過磁場的時間均為t0，粒子重力不計．
（1）求磁感應強度的大小B；
（2）粒子回到原點O，其運動路程最短時，經過的時間為t="5" t0，求電場區(qū)域的寬度d 和此時的電場強度E0；
（3）若帶電粒子能夠回到原點0，則電場強度E應滿足什么條件?

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，矩形線框的質量m＝0.016kg，長L＝0.5m，寬d＝0.1m，電阻R＝0.1Ω.從離磁場區(qū)域高h1＝5m處自由下落，剛入勻強磁場時,由于磁場力作用，線框正好作勻速運動.

(1)求磁場的磁感應強度；(2) 如果線框下邊通過磁場所經歷的時間為△t＝0.15s，求磁場區(qū)域的高度h2.

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