坐標(biāo)原點O處有一點狀的放射源，它向xoy平面內(nèi)的x軸上方各個方向發(fā)射α粒子，α粒子的速度大小都是v0，在0＜y＜d的區(qū)域內(nèi)分布有指向y軸正方向的勻強電場，場強大小為E=
3m
v20
2qd
，其中q與m分別為α粒子的電量和質(zhì)量；在d＜y＜2d的區(qū)域內(nèi)分布有垂直于xoy平面的勻強磁場．a(chǎn)b為一塊很大的平面感光板，放置于y=2d處，如圖所示．觀察發(fā)現(xiàn)此時恰無粒子打到ab板上．（不考慮a粒子的重力）
（1）求α粒子剛進人磁場時的動能；
（2）求磁感應(yīng)強度B的大�。�
（3）將ab板平移到什么位置時所有粒子均能打到板上？并求出此時ab板上被α粒子打中的區(qū)域的長度．
（1）根據(jù)動能定理：Eqd=
1
2
m
v2t
-
1
2
m
v20
可得
末動能
1
2
m
v2t
=Eqd+
1
2
m
v20
=2m
v20

（2）根據(jù)上題結(jié)果可知vt=2v0，對于沿x軸正方向射出的粒子進入磁場時與x軸正方向夾角θ=
π
3
，其在電場中沿x方向的位移x1=v0t=v0
2d
(
Eq
m
)
=
2
3
3
d，易知若此粒子不能打到ab板上，則所有粒子均不能打到ab板，因此此粒子軌跡必與ab板相切，可得其圓周運動的半徑r=
2
3
d
又根據(jù)洛倫茲力提供向心力Bqvt=
m
v2t
r

可得B=
3mvt
2qd
=
3mv0
qd

（3）易知沿x軸負(fù)方向射出的粒子若能打到ab板上，則所有粒子均能打到板上．其臨界情況就是此粒子軌跡恰好與ab板相切．由圖可知此時磁場寬度為原來的
1
3
，
即當(dāng)ab板位于y=
4
3
d的位置時，恰好所有粒子均能打到板上；
ab板上被打中區(qū)域的長度L=2x1+r=
4
3
3
d+
2
3
d
答：（1）α粒子剛進人磁場時的動能為2mv02．
（2）磁感應(yīng)強度B的大小為
3mv0
qd
．
（3）當(dāng)ab板位于y=
4
3
d的位置時，恰好所有粒子均能打到板上，打中區(qū)域的長度為
4
3
3
d+
2
3
d．
練習(xí)冊系列答案
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，直角坐標(biāo)系的ox軸水平，oy軸豎直；M點坐標(biāo)為（-0.3m，0）、N點坐標(biāo)為（-0.2m，0）；在-0.3m≤X≤-0.2m的長條形范圍內(nèi)存在豎直方向的勻強電場E0；在X≥0的范圍內(nèi)存在豎直向上的勻強電場，場強為E=20N/C；在第一象限的某處有一圓形的勻強磁場區(qū)，磁場方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強度B=2.5T．有一帶電量q=+1.0×10-4C、質(zhì)量m=2×10-4kg的微粒以v0=0.5m/s的速度從M點沿著x軸正方向飛入電場，恰好垂直經(jīng)過y軸上的P點（圖中未畫出，yP＞0），而后微粒經(jīng)過第一象限某處的圓形磁場區(qū)，擊中x軸上的Q點，速度方向與x軸正方向夾角為60°．g取10m/s2．求：
（1）場強E0的大小和方向；
（2）P點的坐標(biāo)及圓形磁場區(qū)的最小半徑r；
（3）微粒從進入最小圓形磁場區(qū)到擊中Q點的運動時間（可以用根號及π等表示）

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

一質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子以速度v從O點沿y軸正方向射入一個磁感應(yīng)強度為B的圓形勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直紙面向外，粒子飛出磁場區(qū)域后，從b處穿過x軸，速度方向與x軸正方向的夾角為30°，同時進入場強為E、方向沿與x軸負(fù)方向成60°角斜向下的勻強電場中，通過了b點正下方的c點，如圖所示，粒子的重力不計，試求：
（1）圓形勻強磁場區(qū)域的最小面積；
（2）c點到b點的距離．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：多選題

如圖，在圓形空間區(qū)域內(nèi)存在關(guān)于ab直徑對稱、方向相反的兩勻強磁場，兩磁場的磁感應(yīng)強度大小相等，一金屬導(dǎo)線制作的圓環(huán)剛好與磁場邊界重合，下列說法中正確的是（　　）
A．若使圓環(huán)向右平動，感應(yīng)電流先沿逆時針方向后沿順時針方向
B．若使圓環(huán)豎直向上平動，感應(yīng)電流方向始終沿逆時針
C．若圓環(huán)以a、b為軸轉(zhuǎn)動，在0-90°內(nèi)，由右手定則知a點的電勢高于b點的電勢
D．若圓環(huán)以a、b為軸轉(zhuǎn)動，始終有b點的電勢高于a點的電勢

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖圖甲所示，在兩平行金屬板的中線OO′某處放置一個粒子源，粒子源沿OO′方向連續(xù)不斷地放出速度v0=1.0×105m/s的帶正電的粒子．在直線MN的右側(cè)分布范圍足夠大的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B=0.01πT，方向垂直紙面向里，MN與中線OO′垂直．兩平行金屬板的電壓U隨時間變化的U-t圖線如圖乙所示．已知帶電粒子的荷質(zhì)比
q
m
=1.0×108C/kg，粒子的重力和粒子之間的作用力均可忽略不計，若t=0.1s時刻粒子源放出的粒子恰能從平行金屬板邊緣離開電場（設(shè)在每個粒子通過電場區(qū)域的時間內(nèi)，可以把板間的電場看作是恒定的）．求：
（1）在t=0.1s時刻粒子源放出的粒子離開電場時的速度大小和方向．
（2）從粒子源放出的粒子在磁場中運動的最短時間和最長時間．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

在勻強磁場中有一個靜止的氡原子核（86222Rn），由于衰變它放出一個粒子，此粒子的徑跡與反沖核的徑跡是兩個相互外切的圓，大圓與小圓的直徑之比為42：1，如圖所示，那么氡核的衰變方程應(yīng)是下列方程中的哪一個（　�。�
A．
22286
Rn→
22287
Fr
+0-1
e
B．
22286
Rn→
21884
Po
+42
He
C．
22286
Rn→
22285
At+
01
e
D．
22286
Rn→
22085
At+
21
H

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：多選題

如圖，虛線MN上方存在方向垂直紙面向里的勻強磁場B1，帶電粒子從邊界MN上的A點以速度v0垂直磁場方向射入磁場，經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后從邊界MN上的B點射出．若在粒子經(jīng)過的區(qū)域PQ上方再疊加方向垂直紙面向里的勻強磁場B2，讓該粒子仍以速度v0從A處沿原方向射入磁場，經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后從邊界MN上的B′點射出（圖中未標(biāo)出），不計粒子的重力．下列關(guān)于粒子的說法中，正確的是（　�。�
A．B′點在B點的右側(cè)
B．從B′點射出的速度大于從B點射出的速度
C．從B′點射出的速度方向平行于從B點射出的速度方向
D．D從A到B′的時間小于從A到B的時間

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

圖甲是回旋加速器的示意圖，其核心部分是兩個“D”形金屬盒，在加速帶電粒子時，兩金屬盒置于勻強磁場中，并分別與高頻電源兩極相連．帶電粒子在磁場中運動的動能
Ek
隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示，若忽略帶電粒子在電場中的加速時間，則下列說法正確的是（　�。�
A．在
Ek
-t圖中應(yīng)有（
t2
-
t1
）＞（
t3
-
t2
）＞…＞（
tn
-
tn-1
）
B．高頻電源的變化周期應(yīng)該等于
tn
-
tn-1
．
C．要使粒子獲得的最大動能增大，可以增大“D”形盒的半徑
D．在磁感應(yīng)強度B、“D”形盒半徑R、粒子的電荷量q及其質(zhì)量m不變的情況下，粒子的加速次數(shù)越多，粒子的最大動能一定越大

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

圖中所示為某種質(zhì)譜儀的工作原理示意圖。此質(zhì)譜儀由以下幾部分構(gòu)成：粒子源N；P、Q間的加速電場；靜電分析器，即中心線半徑為R的四分之一圓形通道，通道內(nèi)有均勻輻射電場，方向沿徑向指向圓心O，且與圓心O等距的各點電場強度大小相等；磁感應(yīng)強度為B的有界勻強磁場，方向垂直紙面向外；膠片M。由粒子源發(fā)出的不同帶電粒子，經(jīng)加速電場加速后進入靜電分析器，某些粒子能沿中心線通過靜電分析器并經(jīng)小孔S垂直磁場邊界進入磁場，最終打到膠片上的某點。粒子從粒子源發(fā)出時的初速度不同，不計粒子所受重力。下列說法中正確的是
A．從小孔S進入磁場的粒子速度大小一定相等
B．從小孔S進入磁場的粒子動能一定相等
C．打到膠片上同一點的粒子速度大小一定相等
D．打到膠片上位置距離O點越遠(yuǎn)的粒子，比荷越大

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同步練習(xí)冊答案