如圖甲所示，兩平行金屬板的板長不超過0.2 m，板間的電壓u隨時(shí)間t變化的圖線如圖乙所示，在金屬板右側(cè)有一左邊界為MN、右邊無界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度，方向垂直紙面向里．現(xiàn)有帶正電的粒子連續(xù)不斷地以速度，沿兩板間的中線平行金屬板射入電場(chǎng)中，磁場(chǎng)邊界MN與中線垂直．已知帶電粒子的比荷，粒子所受的重力和粒子間的相互作用力均忽略不計(jì)．
(1)在每個(gè)粒子通過電場(chǎng)區(qū)域的時(shí)間內(nèi)，可以把板間的電場(chǎng)強(qiáng)度看作是恒定的．試說明這種處理能夠成立的理由．
(2)設(shè)時(shí)刻射入電場(chǎng)的帶電粒子恰能從平行金屬板邊緣射出，求該帶電粒子射出電場(chǎng)時(shí)的速度大小．
(3)對(duì)于所有經(jīng)過電場(chǎng)射入磁場(chǎng)的帶電粒子，設(shè)其射入磁場(chǎng)的入射點(diǎn)和從磁場(chǎng)射出的出射點(diǎn)間的距離為d，試判斷d的大小是否隨時(shí)間而變化？若不變，證明你的結(jié)論；若變，求出d的變化范圍．
　

(1)帶電粒子在金屬板間運(yùn)動(dòng)時(shí)間故t時(shí)間內(nèi)金屬板間的電場(chǎng)可以認(rèn)為是恒定的．(2)

解析試題分析：(1)帶電粒子在金屬板間運(yùn)動(dòng)時(shí)間，①
得，(或t時(shí)間內(nèi)金屬板間電壓變化，變化很小)②
故t時(shí)間內(nèi)金屬板間的電場(chǎng)可以認(rèn)為是恒定的．
(2) 時(shí)刻偏轉(zhuǎn)電壓
帶電粒子沿兩板間的中線射入電場(chǎng)恰從平行金屬板邊緣飛出電場(chǎng)，電場(chǎng)力做功③
由動(dòng)能定理： ④
代入數(shù)據(jù)可得⑤

(3)設(shè)某一任意時(shí)刻射出電場(chǎng)的粒子速率為v，速度方向與水平方向的夾角為α，則
⑥
粒子在磁場(chǎng)中有⑦
可得粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后，在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑
由幾何關(guān)系⑧
可得：，故d不隨時(shí)間而變化．
考點(diǎn)：考查了帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)
點(diǎn)評(píng)：本題是組合場(chǎng)問題，綜合應(yīng)用動(dòng)能定理、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)以及幾何知識(shí)，中等難度

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

如圖所示，左側(cè)為兩間距d＝10 cm的平行金屬板，加上電壓；中間用虛線框表示的正三角形內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1，三角形底點(diǎn)A與下金屬板平齊，AB邊的中點(diǎn)P恰好在上金屬板的右端點(diǎn)；三角形區(qū)域AC右側(cè)也存在垂直紙面向里，范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2.現(xiàn)從左端沿中心軸線方向以v0射入一個(gè)重力不計(jì)的帶電微粒，微粒質(zhì)量m＝1.0×10－10 kg，帶電荷量q＝1.0×10－4 C；帶電粒子恰好從P點(diǎn)垂直AB邊以速度v＝2×105 m/s進(jìn)入磁場(chǎng)，則

(1)求帶電微粒的初速度v0；
(2)若帶電微粒第一次垂直穿過AC，則求磁感應(yīng)強(qiáng)度B1及第一次在B1中飛行時(shí)間；
(3)帶電微粒再次經(jīng)AC邊回到磁場(chǎng)B1后，求的取值在什么范圍可以使帶電微粒只能從BC邊穿出？

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

如圖所示，真空中直角坐標(biāo)系XOY，在第一象限內(nèi)有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在第四象限內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B，在第二象限內(nèi)有沿x軸正向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，第三象限內(nèi)有一對(duì)平行金屬板M、N，兩板間距為d。所加電壓為U，兩板間有垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一個(gè)正離子沿平行于金屬板的軸線射入兩板間并做直線運(yùn)動(dòng)，從A點(diǎn)（﹣L，0）垂直于x軸進(jìn)入第二象限，從P（0，2L）進(jìn)入第一象限，然后離子垂直于x軸離開第一象限，不計(jì)離子的重力，求：

（1）離子在金屬板間運(yùn)動(dòng)速度V0的大小
（2）離子的比荷q/m
（3）從離子進(jìn)入第一象限開始計(jì)時(shí)，離子穿越x軸的時(shí)刻

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

如圖所示，在xOy平面內(nèi)有一范圍足夠大的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E，電場(chǎng)方向在圖中未畫出．在y≤l的區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于xOy平面向里．一電荷量為+q、質(zhì)量為m的粒子，從O點(diǎn)由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)到磁場(chǎng)邊界P點(diǎn)時(shí)的速度剛好為零，P點(diǎn)坐標(biāo)為（l，l），不計(jì)粒子所受重力．

（1）求從O到P的過程中電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子做的功，并判斷勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向．
（2）若該粒子在O點(diǎn)以沿OP方向、大小的初速度開始運(yùn)動(dòng)，并從P點(diǎn)離開磁場(chǎng)，此過程中運(yùn)動(dòng)到離過OP的直線最遠(yuǎn)位置時(shí)的加速度大小，則此點(diǎn)離OP直線的距離是多少？
（3）若有另一電荷量為-q、質(zhì)量為m的粒子能從O點(diǎn)勻速穿出磁場(chǎng)，設(shè)，求該粒子離開磁場(chǎng)后到達(dá)y軸時(shí)的位置坐標(biāo)．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

（12分）如圖所示， C、D為兩平行金屬板，C板帶正電，D板帶負(fù)電,C、D間加有電壓U=2.0×102V。虛線E為勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的分界線，B1=B2=1.0×10-2 T，方向相反 。虛線F為過點(diǎn)O3的一條虛線,C、D、E、F相互平行，依次相距d="10m" �，F(xiàn)在金屬板中點(diǎn)O1由靜止釋放一質(zhì)量m=1.0×10-12kg、電荷量q=1.0×10-8C的粒子，粒子被電場(chǎng)加速后穿過小孔O2 ,再經(jīng)過磁場(chǎng)B1、B2偏轉(zhuǎn)后，通過點(diǎn)O3。不計(jì)粒子重力(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

(1)求粒子從O1到O3點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間；
(2)若自粒子穿過O2開始，右方與虛線F相距 40m處有一與之平行的擋板G正向左以速度勻速移動(dòng)，當(dāng)與粒子相遇時(shí)粒子運(yùn)動(dòng)方向恰好與擋板平行，求的大�。�

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

（19分）如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一粒子源，粒子源從O點(diǎn)在紙面內(nèi)均勻地向各個(gè)方向同時(shí)發(fā)射速率為υ，比荷為k的帶正電粒子.PQ是垂直紙面放置,厚度不計(jì)的擋板，擋板的P端與O點(diǎn)的連線跟擋板垂直，粒子打在擋板上會(huì)被吸收。帶電粒子的重力及粒子間的相互作用力忽略不計(jì)，磁場(chǎng)分布的區(qū)域足夠?qū)拸V。 

（1）為了使帶電粒子不打在擋板上，粒子源到擋板的距離d應(yīng)滿足什么條件？
（2）若粒子源到擋板的距離d=，則擋板至少多長，擋板吸收的粒子數(shù)占總粒子數(shù)的比值最大，并求該值。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：單選題

如圖所示，兩條平行虛線之間存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，虛線間的距離為L。金屬圓環(huán)的直徑也是L。自圓環(huán)從左邊界進(jìn)入磁場(chǎng)開始計(jì)時(shí)，以垂直于磁場(chǎng)邊界的恒定速度v穿過磁場(chǎng)區(qū)域。規(guī)定逆時(shí)針方向?yàn)楦袘?yīng)電流i的正方向，則圓環(huán)中感應(yīng)電流i隨其移動(dòng)距離x的i～x圖象最接近：

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：單選題

如圖所示，邊長為L的正方形單匝線圈abcd，電阻r，外電路的電阻為R，a、b的中點(diǎn)和cd的中點(diǎn)的連線恰好位于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界線上，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，若線圈從圖示位置開始，以角速度繞軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則以下判斷正確的是

A．圖示位置線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大為Em=BL2
B．閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為
C．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q=
D．線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180o的過程中，流過電阻R的電荷量為

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：單選題

如圖所示，空間存在一有邊界的條形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向與豎直平面（紙面）垂直，磁場(chǎng)邊界的間距為L。一個(gè)質(zhì)量為m、邊長也為L的正方形導(dǎo)線框沿豎直方向運(yùn)動(dòng)，線框所在平面始終與磁場(chǎng)方向垂直，且線框上、下邊始終與磁場(chǎng)的邊界平行。t=0時(shí)刻導(dǎo)線框的上邊恰好與磁場(chǎng)的下邊界重合（圖中位置I），導(dǎo)線框的速度為v0。經(jīng)歷一段時(shí)間后，當(dāng)導(dǎo)線框的下邊恰好與磁場(chǎng)的上邊界重合時(shí)（圖中位置Ⅱ），導(dǎo)線框的速度剛好為零。此后，導(dǎo)線框下落，經(jīng)過一段時(shí)間回到初始位置I（不計(jì)空氣阻力），則

A．上升過程中合力做的功與下降過程中合力做的功相等
B．上升過程中線框產(chǎn)生的熱量比下降過程中線框產(chǎn)生的熱量的多
C．上升過程中，導(dǎo)線框的加速度逐漸減小
D．上升過程克服重力做功的平均功率小于下降過程重力的平均功率

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案