如圖所示，在y軸的右側(cè)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在x軸的上方有一平行板式加速電場(chǎng)．有一薄絕緣板放置在y軸處，且與紙面垂直．現(xiàn)在一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子由靜止經(jīng)過加速電壓為U的電場(chǎng)加速，然后以垂直于板的方向沿直線從A處穿過絕緣板，而后從x軸上的D處以與x軸負(fù)向夾角為30°的方向進(jìn)入第四象限，此時(shí)再加一勻強(qiáng)電場(chǎng)，使粒子能沿直線從D點(diǎn)到達(dá)y軸上的C點(diǎn)．已知OD長為l，不計(jì)粒子的重力．求：
（1）粒子射入絕緣板之間的速度；
（2）粒子經(jīng)過絕緣板時(shí)損失了多少動(dòng)能；
（3）所加勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小及方向；
（4）帶電粒子在y軸的右側(cè)運(yùn)行的總時(shí)間．
（1）粒子在電場(chǎng)中加速，由動(dòng)能定理得：qU=
1
2
mv2-0，
解得：v=
2qU
m
．
（2）粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示：
由幾何關(guān)系可得軌道半徑：r=2l．
由牛頓第二定律得：qv′B=m
v′2
r
，
解得：v′=
2qBl
m
．
根據(jù)能量守恒得，損失的動(dòng)能為：△EK=
1
2
mv2-
1
2
mv′2，
解得：△EK=qU-
2q2B2l2
m
．
（3）粒子若作直線運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力與電場(chǎng)力相等，即：qv′B=qE，
解得：E=
2qB2l
m
，方向與x軸正向斜向下成60°角．
（4）粒子在第一象限作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為：t1=
5πm
6qB
，
粒子在第四象限做勻速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為：t2=
2
3
l
3v′
=
3
m
3qB
，
粒子x軸右側(cè)運(yùn)行的總時(shí)間為：t=t1+t2=
(5π+2
3
)m
6qB
．
答：（1）粒子射入絕緣板之前的速度v=
2qU
m
．
（2）粒子經(jīng)過絕緣板時(shí)損失的動(dòng)能為qU-
2q2B2l2
m
．
（3）所加電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為
2qB2l
m
，方向與x軸正向斜向下成60°角．
（4）帶電粒子在y周的右側(cè)運(yùn)行的總時(shí)間為
(5π+2
3
)m
6qB
．
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

如圖為裝置的垂直截面圖，虛線A1A2是垂直截面與磁場(chǎng)區(qū)邊界面的交線，勻強(qiáng)磁場(chǎng)分布在A1A2的右側(cè)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4T，方向垂直紙面向外，A1A2與垂直截面上的水平線夾角為45°．在A1A2左側(cè)，固定的薄板和等大的擋板均水平放置，它們與垂直截面交線分別為S1、S2，相距L=0.2m．在薄板上P處開一小孔，P與A1A2線上點(diǎn)D的水平距離為L．在小孔處裝一個(gè)電子快門．起初快門開啟，一旦有帶正電微粒通過小孔，快門立即關(guān)閉，此后每隔T=3.0×10-3s開啟一次并瞬間關(guān)閉．從S1S2之間的某一位置水平發(fā)射一速度為v0的帶正電微粒，它經(jīng)過磁場(chǎng)區(qū)域后入射到P處小孔．通過小孔的微粒與檔板發(fā)生碰撞而反彈，反彈速度大小是碰前的0.5倍．
（1）通過一次反彈直接從小孔射出的微粒，其初速度v0應(yīng)為多少？
（2）求上述微粒從最初水平射入磁場(chǎng)到第二次離開磁場(chǎng)的時(shí)間．（忽略微粒所受重力影響，碰撞過程無電荷轉(zhuǎn)移．已知微粒的荷質(zhì)比
q
m
=1.0×103C/kg．只考慮紙面上帶電微粒的運(yùn)動(dòng)）

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖，在某裝置中有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于Oxy所在的紙面向外．某時(shí)刻在x=l0、y=0處，一質(zhì)子沿y軸的負(fù)方向進(jìn)入磁場(chǎng)；同一時(shí)刻，在x=-l0、y=0處，一個(gè)α粒子進(jìn)入磁場(chǎng)，速度方向與磁場(chǎng)垂直．不考慮質(zhì)子與α粒子的相互作用．質(zhì)子的質(zhì)量為m，電荷量為e．α粒子的質(zhì)量是質(zhì)子質(zhì)量4倍，電荷量是質(zhì)子電荷量的2倍．
（1）質(zhì)子從x=l0處出發(fā)恰好經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)O，它的速度為多大？
（2）質(zhì)子從x=l0處到達(dá)坐標(biāo)原點(diǎn)O處的時(shí)間為多少？
（3）如果α粒子與質(zhì)子經(jīng)最短時(shí)間在坐標(biāo)原點(diǎn)相遇，α粒子的速度應(yīng)為何值？方向如何？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，一重力不計(jì)，電荷量為q的電荷，以速度v垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，寬度為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，傳出磁場(chǎng)的速度方向與電荷原來的入射方向的夾角為45°，則（　　）
A．電荷的質(zhì)量為
2
Bqd
2v
B．電荷的質(zhì)量為
Bqd
2v
C．電荷穿過磁場(chǎng)的時(shí)間
2
πd
4v
D．電荷穿過磁場(chǎng)的時(shí)間
2
πd
2v

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，水平地面上方有一絕緣彈性豎直薄檔板，板高h(yuǎn)=3m，與板等高處有一水平放置的小籃筐，筐口中心距擋板s=1m．圖示空間同時(shí)存在著勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T，而勻強(qiáng)電場(chǎng)未在圖中畫出．質(zhì)量m=1×10-3kg、電量q=-2×10-3C的帶電小球a（視為質(zhì)點(diǎn)），自擋板下端以某一水平速度v0開始向左運(yùn)動(dòng)，與質(zhì)量相等，靜止不帶電小球b（視為質(zhì)點(diǎn)）發(fā)生彈性碰撞．b球向左側(cè)運(yùn)動(dòng)恰能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，若b球與檔板相碰后以原速率彈回，且碰撞時(shí)間不計(jì)，碰撞時(shí)電量不變，b小球最后都能從筐口的中心處落入筐中．（g取10m/s2，可能會(huì)用到三角函數(shù)值sin37°=0.6，cos37°=0.8）．試求：
（1）碰撞后兩小球速度大小
（2）電場(chǎng)強(qiáng)度的大小與方向；
（3）小球運(yùn)動(dòng)的可能最大速率；
（4）b小球運(yùn)動(dòng)的可能最長時(shí)間．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

兩個(gè)半徑不同、有缺口的金屬圓環(huán)在缺口處相連，如圖所示，當(dāng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B增強(qiáng)時(shí)，內(nèi)、外金屬環(huán)上的感應(yīng)電流的方向應(yīng)為（　�。�
A．內(nèi)環(huán)順時(shí)針，外環(huán)逆時(shí)針
B．內(nèi)環(huán)逆時(shí)針，外環(huán)順時(shí)針
C．內(nèi)、外環(huán)均為順時(shí)針
D．內(nèi)、外環(huán)均為逆時(shí)針

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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(diǎn)坐標(biāo)為（-0.3m，0）、N點(diǎn)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(qiáng)電場(chǎng)E0；在X≥0的范圍內(nèi)存在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)為E=20N/C；在第一象限的某處有一圓形的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)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(diǎn)沿著x軸正方向飛入電場(chǎng)，恰好垂直經(jīng)過y軸上的P點(diǎn)（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(chǎng)區(qū)，擊中x軸上的Q點(diǎn)，速度方向與x軸正方向夾角為60°．g取10m/s2．求：
（1）場(chǎng)強(qiáng)E0的大小和方向；
（2）P點(diǎn)的坐標(biāo)及圓形磁場(chǎng)區(qū)的最小半徑r；
（3）微粒從進(jìn)入最小圓形磁場(chǎng)區(qū)到擊中Q點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間（可以用根號(hào)及π等表示）

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，真空中有一垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其邊界為同心圓，內(nèi)、外半徑分別為r和R．圓心處有一粒子源不斷地沿半徑方向射出質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子，其速度大小為v，不計(jì)粒子重力．若R=(
2
+1)r，為使這些粒子不射出磁場(chǎng)外邊界，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度至少為多大？

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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(duì)稱、方向相反的兩勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，一金屬導(dǎo)線制作的圓環(huán)剛好與磁場(chǎng)邊界重合，下列說法中正確的是（　�。�
A．若使圓環(huán)向右平動(dòng)，感應(yīng)電流先沿逆時(shí)針方向后沿順時(shí)針方向
B．若使圓環(huán)豎直向上平動(dòng)，感應(yīng)電流方向始終沿逆時(shí)針
C．若圓環(huán)以a、b為軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在0-90°內(nèi)，由右手定則知a點(diǎn)的電勢(shì)高于b點(diǎn)的電勢(shì)
D．若圓環(huán)以a、b為軸轉(zhuǎn)動(dòng)，始終有b點(diǎn)的電勢(shì)高于a點(diǎn)的電勢(shì)

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