（19分）如圖所示，s為一電子發(fā)射槍，可以連續(xù)發(fā)射電子束，發(fā)射出來(lái)的電子初速度可視為0，電子經(jīng)過(guò)平行板A、B之間的加速電場(chǎng)加速后，從o點(diǎn)沿x軸正方向進(jìn)入xoy平面內(nèi)，在第一象限內(nèi)沿x、y軸各放一塊平面熒光屏，兩屏的交點(diǎn)為o，已知在y>0、0<x<a的范圍內(nèi)有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在y>0、x>a的區(qū)域有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，大小均為B。已知給平行板AB提供直流電壓的電源E可以給平行板AB提供0~U之間的各類數(shù)值的電壓，現(xiàn)調(diào)節(jié)電源E的輸出電壓，從0調(diào)到最大值的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)當(dāng)AB間的電壓為U時(shí)，x軸上開(kāi)始出現(xiàn)熒光。（不計(jì)電子的重力）試求：

（1）當(dāng)電源輸出電壓調(diào)至U和U時(shí)，進(jìn)入磁場(chǎng)的電子運(yùn)動(dòng)半徑之比r1：r2
（2）兩熒光屏上的發(fā)光亮線的范圍。

（1）（2）

解析試題分析：（1）設(shè)電子的質(zhì)量為m，電量為q，經(jīng)過(guò)和U的電壓加速后速度分別為v1和v2，根據(jù)動(dòng)能定理和牛頓第二定律有：
     ①               （1分）
       ②               （1分）
       ③             （1分）
      ④             （1分）
由①②③④得             （2分）
（2）由題意可知經(jīng)加速電壓為加速的電子打在y軸最高點(diǎn)此時(shí)r1=a：y軸上的發(fā)光范圍為:0<y≤2a                             (3分)
當(dāng)加速電壓調(diào)至后，越過(guò)磁場(chǎng)邊界的電子與邊界線相切打在x軸的x=2a處。 （3分）
當(dāng)加速電壓調(diào)至最大值U時(shí)，此時(shí)飛出的電子打在x軸最遠(yuǎn)處，此時(shí)運(yùn)動(dòng)半徑
由數(shù)學(xué)知識(shí)可知，   ，

故，O2 恰好打在x軸上，所以電子垂直打在x軸上：故    （5分）
故在x軸上的發(fā)光范圍：           （2分）
考點(diǎn)：考查了帶電粒子在電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的綜合應(yīng)用，難度較大

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：單選題

如圖，水平的木板B托著木塊A一起在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，從水平位置a沿逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)b的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是

A．木塊A處于超重狀態(tài)
B．木塊A處于失重狀態(tài)
C．B對(duì)A的摩擦力越來(lái)越小
D．B對(duì)A的摩擦力越來(lái)越大

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（14分）處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的兩根足夠長(zhǎng)、電阻不計(jì)的平行光滑金屬導(dǎo)軌相距1m，導(dǎo)軌平面與水平面成θ＝37°角，下端連接電阻或電容器．勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B＝2T，質(zhì)量為0.02 kg、電阻不計(jì)的金屬棒放在兩導(dǎo)軌上，棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸。若將下端連接阻值為R＝20Ω的電阻，如圖所示，(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)

(1) 當(dāng)金屬棒下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，求該速度的大�。�
(2) 當(dāng)金屬棒下滑速度達(dá)到0.4m/s時(shí)，求加速度的大�。�
(3) 若將下端連接的電阻換成電容為C=10000μF的電容器，求金屬棒下滑的加速度．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

(12分)如圖所示，坐標(biāo)平面第Ⅰ象限內(nèi)存在大小為E＝4×105 N/C、方向水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在第Ⅱ象限內(nèi)存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．質(zhì)荷比為＝4×10－10 kg/C的帶正電粒子從x軸上的A點(diǎn)以初速度v0＝2×107 m/s垂直x軸射入電場(chǎng)，OA＝0.2 m，不計(jì)重力．求：
(1)粒子經(jīng)過(guò)y軸時(shí)的位置到原點(diǎn)O的距離；
(2)若要求粒子不能進(jìn)入第三象限，求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的取值范圍(不考慮粒子第二次進(jìn)入電場(chǎng)后的運(yùn)動(dòng)情況．)

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

如圖所示，在x＜0的區(qū)域內(nèi)存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在第一象限傾斜直線OM的下方和第四象限內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一帶電粒子自電場(chǎng)中的P點(diǎn)沿x軸正方向射出，恰好經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)O進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后垂直于y軸從N點(diǎn)回到電場(chǎng)區(qū)域，并恰能返回P點(diǎn)。已知P點(diǎn)坐標(biāo)為，帶電粒子質(zhì)量為m，電荷量為q，初速度為v0，不計(jì)粒子重力。求：

（1）勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大�。�
（2）N點(diǎn)的坐標(biāo)；
（3）勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

(16分)如圖所示，直角坐標(biāo)系xoy的第一象限內(nèi)有場(chǎng)強(qiáng)為E方向沿x軸負(fù)向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，第二象限內(nèi)有方向沿y軸負(fù)向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在的區(qū)域內(nèi)有方向垂直坐標(biāo)平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．一質(zhì)量為m、電荷量為q的正粒子(不計(jì)重力)，從P()點(diǎn)由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)， 通過(guò)第二象限后經(jīng)點(diǎn)再進(jìn)入y≤0區(qū)域，并恰好經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)O.求

(1)第二象限內(nèi)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)．
(2)y≤0區(qū)域內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B．
(3)粒子從P到0經(jīng)歷的時(shí)間．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

在如圖所示，x軸上方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向里，大小為B，x軸下方有一勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為E，方向與y軸的夾角θ為45o且斜向上方�，F(xiàn)有一質(zhì)量為m電量為q的正離子，以速度v0由y軸上的A點(diǎn)沿y軸正方向射入磁場(chǎng)，該離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后從x軸上的C點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)域，該離子經(jīng)C點(diǎn)時(shí)的速度方向與x軸夾角為45o。 不計(jì)離子的重力，設(shè)磁場(chǎng)區(qū)域和電場(chǎng)區(qū)域足夠大。 求：

（1）C點(diǎn)的坐標(biāo)；
（2）離子從A點(diǎn)出發(fā)到第三次穿越x軸時(shí)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間；
（3）離子第四次穿越x軸時(shí)速度的大小及速度方向與電場(chǎng)方向的夾角.

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

如圖所示，M、N為兩塊帶等量異種電荷的平行金屬板，兩板間電壓可取從零到某一最大值之間的各種數(shù)值。靜止的帶電粒子帶電量為+q，質(zhì)量為m（不計(jì)重力），從點(diǎn)P經(jīng)電場(chǎng)加速后，從小孔 Q進(jìn)入N板右側(cè)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向外，CD為磁場(chǎng)邊界上的一絕緣板，它與N板的夾角為a=45°，孔Q到板的下端C的距離為L(zhǎng)。當(dāng)M、N兩板間電壓取最大值時(shí)，粒子恰垂直打在CD板上。求

（1）兩板間電壓的最大值Um；
（2）CD板上可能被粒子打中的區(qū)域的長(zhǎng)度
（3）粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間tm。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負(fù)電粒子自靜止開(kāi)始釋放，經(jīng)M、N板間的電場(chǎng)加速后，從A點(diǎn)垂直于磁場(chǎng)邊界射入寬度為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，該粒子離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的位置P偏離入射方向的距離為L(zhǎng)，如圖所示．已知M、N兩板間的電壓為U，粒子的重力不計(jì)．求：勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B. 

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