（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(cè)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(cè)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(chǎn)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(cè)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(yīng)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(jié)果全部保留二位有效數(shù)字）
（1）0.22m  （2）3.5×10-5s

試題分析：（1）（6分）設(shè)兩板間所加電壓U時，負離子離開電場時的側(cè)向距離y，
由牛頓第二定律得：      
得　　而     故　   由幾何關(guān)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(zhuǎn)對稱于OO′軸，所以屏上的陰影長度為：　
（2）（12分）設(shè)離子在偏轉(zhuǎn)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(guān)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(zhuǎn)角度為90°，
所以，離子在磁場中運動的時間為 
練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖所示，質(zhì)量為m帶電量為q的帶電粒子，從離子源以很小的速度進入電勢差為U的電場中加速后垂直進入磁場強度為B的磁場中，不計粒子從離子源射出時的速度，求：

（1）帶電粒子進入磁場時的速度大��？
（2）帶電粒子進入磁場的偏轉(zhuǎn)半徑？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖所示，在xoy平面內(nèi)的y軸左側(cè)有沿y軸負方向的勻強電場，y軸右側(cè)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(zhì)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(jīng)y軸的M點（0，-L/2）進入磁場，若勻強磁場的磁感應(yīng)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(cè)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(cè)還是右側(cè)？
（3）若粒子離開電場后，y軸左側(cè)的電場立即撤去。要使粒子能回到N點，磁感應(yīng)強度應(yīng)改為多少？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

（18分）如圖所示，真空中以為圓心，半徑r=0.1m的圓形區(qū)域內(nèi)只存在垂直紙面向外的勻強磁場，圓形區(qū)域的最下端與xoy坐標系的x軸相切于坐標原點O，圓形區(qū)域的右端與平行y軸的虛線MN相切，在虛線MN右側(cè)x軸的上方足夠大的范圍內(nèi)有方向水平向左的勻強電場，電場強度E=1.0×105 N/C�，F(xiàn)從坐標原點O沿xoy平面在y軸兩側(cè)各30°角的范圍內(nèi)發(fā)射速率均為v0=1.0×106m/s的帶正電粒子，粒子在磁場中的偏轉(zhuǎn)半徑也為r=0.1m，已知粒子的比荷，不計粒子的重力、粒子對電磁場的影響及粒子間的相互作用力，求：

（1）磁場的磁感應(yīng)強度B的大��；
（2）沿y軸正方向射入磁場的粒子，在磁場和電場中運動的總時間；
（3）若將勻強電場的方向改為豎直向下，其它條件不變，則粒子達到x軸的最遠位置與最近位置的橫坐標之差。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

（18分）如圖（a）所示，平行金屬板和間的距離為，現(xiàn)在、板上加上如圖（b）所示的方波形電壓，=0時板比板的電勢高，電壓的正向值為，反向值也為，現(xiàn)有由質(zhì)量為的帶正電且電荷量為的粒子組成的粒子束，從的中點以平行于金屬板方向的速度不斷射入，所有粒子不會撞到金屬板且在間的飛行時間均為，不計重力影響。試求：

（1）粒子射出電場時的速度大小及方向；
（2）粒子打出電場時位置離點的距離范圍；
（3）若要使打出電場的粒子經(jīng)某一垂直紙面的圓形區(qū)域勻強磁場偏轉(zhuǎn)后，都能到達圓形磁場邊界的同一個點，而便于再收集，則磁場區(qū)域的最小半徑和相應(yīng)的磁感強度是多大？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

（18分）靜止于A處的離子，經(jīng)加速電壓U加速后沿圖中虛線圓弧通過靜電分析器，并從P點垂直CF進入矩形區(qū)域的有界勻強磁場．靜電分析器通道內(nèi)有均勻輻射分布的電場，方向如圖所示；已知虛線圓弧的半徑為R，離子質(zhì)量為例、電荷量為、磁場方向垂直紙面向里；離子重力不計．
（1）求靜電分析器通道內(nèi)虛線所在位置處的電場強度；
（2）若離子最終能打在QF上，求磁感應(yīng)強度B的取值范圍．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，在互相垂直的勻強電場和勻強磁場中，電荷量為q的液滴在豎直面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運動．已知電場強度為E，磁感應(yīng)強度為B，則液滴的質(zhì)量和環(huán)繞速度分別為
A．，
B．，
C．B ，
D．，

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

（18分）如圖，半徑為R的圓是一圓柱形勻強磁場區(qū)域的橫截面（紙面），磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直于紙面向里。一帶正電荷的粒子沿圖中直線以速率v0從圓上的a點射入柱形區(qū)域，從圓上b點射出（b點圖中未畫）磁場時速度方向與射入時的夾角為60°。已知圓心O到直線的距離為�，F(xiàn)將磁場換為平行于紙面且垂直于直線的勻強電場，同一粒子以同樣速度沿直線從a點射入柱形區(qū)域，也在b點離開該區(qū)域。不計重力，求：
（1）粒子的比荷（電荷與質(zhì)量的比值）；
（2）電場強度的大小。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

在xoy平面直角坐標系的第Ⅰ象限有射線OA，OA與x軸正方向夾角為30°，如圖所示，OA與y軸所夾區(qū)域存在y軸負方向的勻強電場，其它區(qū)域存在垂直坐標平面向外的勻強磁場；有一帶正電粒子質(zhì)量m，電量q，從y軸上的P點沿著x軸正方向以大小為v0的初速度射入電場，運動一段時間沿垂直于OA方向經(jīng)過Q點進入磁場，經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)，過y軸正半軸上的M點再次垂直進入勻強電場。已知OP = h，不計粒子的重力。

⑴ 求粒子垂直射線OA經(jīng)過Q點的速度vQ；
⑵ 求勻強電場的電場強度E與勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的比值；
⑶ 粒子從M點垂直進入電場后，如果適當改變電場強度，可以使粒子再次垂直O(jiān)A進入磁場，再適當改變磁場的強弱，可以使粒子再次從y軸正方向上某點垂直進入電場；如此不斷改變電場和磁場，會使粒子每次都能從y軸正方向上某點垂直進入電場，再垂直O(jiān)A方向進入磁場……，求粒子從P點開始經(jīng)多長時間能夠運動到O點？

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