（15分）如圖甲所示，圓形導(dǎo)線框中磁場(chǎng)B1的大小隨時(shí)間周期性變化，使平行金屬板M、N間獲得如圖乙的周期性變化的電壓。M、N中心的小孔P、Q的連線與金屬板垂直，N板右側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)（磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2）的區(qū)域足夠大。絕緣檔板C垂直N板放置，距小孔Q點(diǎn)的距離為h�，F(xiàn)使置于P處的粒子源持續(xù)不斷地沿PQ方向釋放出質(zhì)量為m、電量為q的帶正電粒子（其重力、初速度、相互間作用力忽略不計(jì)）。

（1）在0～時(shí)間內(nèi)，B1大小按的規(guī)律增大，此時(shí)M板電勢(shì)比N板高，請(qǐng)判斷此時(shí)B1的方向。試求，圓形導(dǎo)線框的面積S多大才能使M、N間電壓大小為U？
（2）若其中某一帶電粒子從Q孔射入磁場(chǎng)B2后打到C板上，測(cè)得其落點(diǎn)距N板距離為2h，則該粒子從Q孔射入磁場(chǎng)B2時(shí)的速度多大？
（3）若M、N兩板間距d滿足以下關(guān)系式：，則在什么時(shí)刻由P處釋放的粒子恰能到達(dá)Q孔但不會(huì)從Q孔射入磁場(chǎng)？結(jié)果用周期T的函數(shù)表示。
（1） （2）（3）（n=0、1、2、、、、、）

試題分析：（1）由楞次定律可知，B1垂直直面向里
根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，得：
（2）設(shè)粒子從Q點(diǎn)射入磁場(chǎng)時(shí)速度為v粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R，則

，又
解得：
（3）設(shè)此粒子加速的時(shí)間為t0，則由運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性得：，
解得即此粒子釋放的時(shí)刻
此后粒子反向加速的時(shí)間
由于，則粒子反向運(yùn)動(dòng)時(shí)一定會(huì)從P點(diǎn)射出電場(chǎng)
因而此粒子釋放的時(shí)刻為（n=0、1、2、、、、、）
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：多選題

在圖中分別標(biāo)出磁場(chǎng)中通電導(dǎo)線的電流方向，磁場(chǎng)方向和導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力的方向，其中正確的是（　�。�
A．B．C．D．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示的虛線區(qū)域內(nèi)，充滿垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)．一帶電粒子a(不計(jì)重力)以一定的初速度由左邊界的O點(diǎn)射入磁場(chǎng)、電場(chǎng)區(qū)域，恰好沿直線由區(qū)域右邊界的O′點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)穿出．若撤去該區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)而保留電場(chǎng)不變，另一個(gè)同樣的粒子b(不計(jì)重力)仍以相同初速度由O點(diǎn)射入，從區(qū)域右邊界穿出，則粒子b
A．穿出位置一定在O′點(diǎn)下方
B．穿出位置一定在O′點(diǎn)上方
C．運(yùn)動(dòng)時(shí)，在電場(chǎng)中的電勢(shì)能一定減小
D．在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)能一定減小

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：填空題

如圖，ABCD是一個(gè)正方形的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，經(jīng)相等加速電壓加速后的甲、乙兩種帶電粒子分別從A、D射入磁場(chǎng)，均從C點(diǎn)射出，已知。則它們的速率     ，它們通過該磁場(chǎng)所用時(shí)間     。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

在第一象限（含坐標(biāo)軸）內(nèi)有垂直xoy平面周期性變 化的均勻磁場(chǎng)，規(guī)定垂直xoy平面向里的磁場(chǎng)方向?yàn)檎艌?chǎng)變化規(guī)律如圖，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B0，變化周期為T0．某一正粒子質(zhì)量為m、電量為q在t=0時(shí)從0點(diǎn)沿x軸正向射入磁場(chǎng)中。若要求粒子在t=T0時(shí)距x軸最遠(yuǎn)，則B0的值為
A．B．C．D．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

來自太陽和其他星體的宇宙射線含有大量高能帶電粒子，若這些粒子都到達(dá)地面，將會(huì)對(duì)地球上的生命帶來危害。但由于地磁場(chǎng)的存在改變了宇宙射線中帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向，使得很多高能帶電粒子不能到達(dá)地面。下面說法中正確的是(    )
A．地磁場(chǎng)對(duì)垂直射向地球表面的宇宙射線的阻擋作用在南．北兩極附近最強(qiáng)，赤道附近最弱
B．地磁場(chǎng)對(duì)垂直射向地球表面的宇宙射線的阻擋作用在南．北兩極附近最弱，赤道附近最強(qiáng)
C．地磁場(chǎng)會(huì)使沿地球赤道平面垂直射向地球的宇宙射線中的帶電粒子向兩極偏轉(zhuǎn)
D．地磁場(chǎng)只對(duì)帶電的宇宙射線有阻擋作用，對(duì)不帶電的射線(如γ射線)沒有阻擋作用

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖所示，一電子（電荷量數(shù)值為e，質(zhì)量為m）以速度垂直射入寬度為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)上、下方向范圍無限大，穿出磁場(chǎng)時(shí)的速度方向與電子原來入射時(shí)的速度方向間的夾角是30°，則勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為多大？穿過磁場(chǎng)的時(shí)間是多長(zhǎng)？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

設(shè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向沿z軸正向，帶負(fù)電的運(yùn)動(dòng)粒子在磁場(chǎng)中受洛侖茲力f作用的方向沿y軸正向，如圖，則該帶負(fù)電的粒子速度方向?yàn)?br />
A．可能沿x軸負(fù)方向
B．不可能在xOy平面內(nèi)
C．可能不在xOz平面內(nèi)但與z軸垂直
D．可能在xOz平面內(nèi)且不與z軸垂直

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

從粒子源不斷發(fā)射相同的帶電粒子，初速可忽略不計(jì)，這些粒子經(jīng)電場(chǎng)加速后，從M孔以平行于MN方向進(jìn)入一個(gè)邊長(zhǎng)為d的正方形的磁場(chǎng)區(qū)域MNQP，如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向外，其中PQ的中點(diǎn)S開有小孔，外側(cè)緊貼PQ放置一塊熒光屏。當(dāng)把加速電壓調(diào)節(jié)為U時(shí)，這些粒子剛好經(jīng)過孔S 打在熒光屏上，不計(jì)粒子的重力和粒子間的相互作用。

（1）畫出帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡并作出圓心的位置
（2）請(qǐng)說明粒子的電性求出粒子的比荷（）。

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