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（22分）如圖所示，半徑足夠大的兩半圓形區(qū)域I和II中存在與紙面垂直的勻強磁場，兩半圓形的圓心分別為O、O’，兩條直徑之間有一寬度為d的矩形區(qū)域，區(qū)域內加上電壓后形成一勻強電場。一質量為m、電荷量為+q的帶電粒子（不計重力），以初速度v0從M點沿與直徑成30o角的方向射入區(qū)域I，而后從N點沿與直徑垂直的方向進入電場，N點與M點間的距離為L0，粒子第一次離開電場時的速度為2v0，隨后將兩直徑間的電壓調為原來的2倍，粒子又兩進兩出電場，最終從P點離開區(qū)域II。已知P點與圓心為O’的直徑間的距離為L，與最后一次進入區(qū)域II時的位置相距L，求：
（1）區(qū)域I內磁感應強度B1的大小與方向
（2）矩形區(qū)域內原來的電壓和粒子第一次在電場中運動的時間；
（3）大致畫出粒子整個運動過程的軌跡，并求出區(qū)域II內磁場的磁感應強度B2的大小；
（4）粒子從M點運動到P點的時間。

（1） ；B1方向垂直于紙面向外（2）；（3）
（4）

解析試題分析：（1）粒子在Ⅰ內速度方向改變了120°，由幾何關系知，軌跡對應的圓心角
α=120°
 
 
由 
 
B1方向垂直于紙面向外 
（2）粒子第一次在電場中運動由動能定理：
 
∴ 
 
∴ 

（3）粒子第二次進入電場中，設粒子運動x距離時速度為0
 
 
∴粒子不能進入區(qū)域Ⅰ，而是由速度為0開始反向加速進入區(qū)域Ⅱ粒子整個運動過程的大致軌跡如圖所示�！�1分）
對粒子在區(qū)域Ⅱ內運動的最后一段軌跡：
 
β=60°，最后一段軌跡對應的圓心角φ=60°
∴ 
由 
 
（4）在區(qū)域Ⅰ中運動時間t0
 
粒子第二次在電場中運動的時間t2
 
 
從粒子第二次進入電場到最終離開區(qū)域Ⅱ，粒子在電場中運動的總時間
t2′=4t2= 
粒子在區(qū)域Ⅱ的所有圓弧上運動的時間：
 
粒子從M點運動到P點的時間：
t= t0＋ t1＋ t2′＋ t3= 
考點：帶電粒子在勻強電場中的加速；帶電粒子在勻強磁場中的圓周運動。

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：填空題

水平放置的平行金屬導軌相距為d，導軌一端與電源相連，垂直于導軌平面的勻強磁場的磁感應強度為B，方向如圖所示．長為L的金屬棒ab靜止在導軌上，棒與導軌成600角，此時，通過金屬棒的電流為I，則金屬棒所受的安培力大小為______.

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖，在xOy平面的第一、四象限內存在著方向垂直紙面向外、磁感應強度為B的勻強磁場，第四象限內存在方向沿-y方向、電場強度為E的勻強電場。從y軸上坐標為a的一點向磁場區(qū)發(fā)射速度大小不等的帶正電同種粒子，速度方向范圍是與+y方向成30°～150°，且在xOy平面內。結果所有粒子經過磁場偏轉后都垂直打到x軸上，然后進入第四象限的勻強電場區(qū)。已知帶電粒子電量為q，質量為m，粒子的重力及粒子間相互作用不計。求：

（1）垂直y軸方向射入磁場粒子運動的速度大小v1；
（2）求粒子在第Ⅰ象限的磁場中運動的最長時間與最短時間差。；
（3）從x軸上x=（-1）a點射人第四象限的粒子穿過電磁場后經過y軸上y=-b的點，求該粒子經過y=-b點的速度大小。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（19分）如圖（甲）所示，兩足夠長的平行光滑的金屬導軌MN，PQ相距為L=1m，導軌平面與水平面夾角α=37°，導軌電阻不計.磁感應強度為B1=2T的勻強磁場垂直于導軌平面向上，長為L=1m的金屬桿ab垂直于MN，PQ放置在導軌上，且始終與導軌接觸良好，金屬桿的質量為m1=2kg、電阻為R1=3Ω.兩金屬導軌的上端連接右側電路，電路中通過導線接一對水平放置的平行金屬板，兩板間距離和板長均為d=1m，定值電阻為R2=1Ω.現(xiàn)閉合開關S并將金屬桿由靜止釋放，取重力加速度g=10m/s2.
（1）求金屬桿沿導軌下滑的最大速率vm；
（2）當金屬桿穩(wěn)定下滑時，在水平放置的平行金屬板間加一垂直于紙面向里的勻強磁場B2=3T，在下板的右端C點且非常靠近下板的位置有一質量為m2=6×10-5kg、帶電量為q=-1×10-4C的液滴以初速度v水平向左射入磁場，該液滴可視為質點，要使帶電液滴能從金屬板間射出，則初速度v滿足什么條件？
（3）若帶電液滴射入的速度恰好使液滴從D點飛出，液滴從C點射入時，再從該磁場區(qū)域加一個如圖（乙）所示的變化磁場（正方向與B2方向相同，不考慮磁場變化所產生的電場），求該帶電液滴從C點射入到運動到D點所經歷的時間t.

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（18分）如圖，在第二象限的圓形區(qū)域I存在勻強磁場，區(qū)域半徑為R，磁感應強度為B，且垂直于Oxy平面向里;在第一象限的區(qū)域II和區(qū)域III內分別存在勻強磁場，磁場寬度相等，磁感應強度大小分別為B和2B，方向相反，且都垂直于Oxy平面。質量為m、帶電荷量q（q＞0）的粒子a于某時刻從圓形區(qū)域I最高點Q（Q和圓心A連線與y軸平行）進入區(qū)域I，其速度v＝ 。已知a在離開圓形區(qū)域I后，從某點P進入區(qū)域II。該粒子a離開區(qū)域II時，速度方向與x軸正方向的夾角為30°；此時，另一質量和電荷量均與a相同的粒子b從P點進入區(qū)域II，其速度沿x軸正向，大小是粒子a的。不計重力和兩粒子之間的相互作用力。求：
（1）區(qū)域II的寬度；
（2）當a離開區(qū)域III時，a、b兩粒子的y坐標之差.

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（15分）如圖甲所示，圓形導線框中磁場B1的大小隨時間周期性變化，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板右側勻強磁場（磁感應強度為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）。

（1）在0～時間內，B1大小按的規(guī)律增大，此時M板電勢比N板高，請判斷此時B1的方向。試求，圓形導線框的面積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B2后打到C板上，測得其落點距N板距離為2h，則該粒子從Q孔射入磁場B2時的速度多大？
（3）若M、N兩板間距d滿足以下關系式：，則在什么時刻由P處釋放的粒子恰能到達Q孔但不會從Q孔射入磁場？結果用周期T的函數(shù)表示。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示的坐標平面內，y軸左側存在方向垂直紙面向外、磁感應強度大小B1＝0.20 T的勻強磁場，在y軸的右側存在方向垂直紙面向里，寬度d＝12.5 cm的勻強磁場B2，某時刻一質量m＝2.0×10－8 kg、電荷量q＝＋4.0×10－4 C的帶電微粒(重力可忽略不計)，從x軸上坐標為(－0.25 m,0)的P點以速度v0＝2.0×103 m/s沿y軸正方向運動．試求：

(1)微粒在y軸左側磁場中運動的軌道半徑；
(2)微粒第一次經過y軸時，速度方向與y軸正方向的夾角；
(3)要使微粒不能從右側磁場邊界飛出，B2應滿足的條件．

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（本題13分）在如圖所示的直角坐標系中，有一個與坐標平面垂直的界面，界面與x軸成45°且經過坐標原點O，界面右下側有一勻強電場，場強為E，方向沿y軸的正方向，界面左上側有一勻強磁場，方向垂直坐標平面向里，大小未知�，F(xiàn)把一個質量為m，電量為+q的帶電粒子從坐標為(，-)的P點處由靜止釋放，粒子以一定的速度第一次經過界面進入磁場區(qū)域。經過一段時間，從坐標原點O再次回到電場區(qū)域，不計粒子的重力。求：

（1）粒子第一次經過界面進入磁場時的速度有多大？
（2）磁場的磁感應強度的大�。�
（3）粒子第三次經過界面時的位置坐標？

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，豎直平面內的直角坐標系中，x軸上方有一個圓形有界勻強磁場（圖中未畫出），x軸下方分布有斜向左上與y軸方向夾角θ=45°的勻強電場；在x軸上放置有一擋板，長0.16m,板的中心與O點重合。今有一帶正電粒子從y軸上某點P以初速度v0=40m/s與y軸負向成45°角射入第一象限，經過圓形有界磁場時恰好偏轉90°，并從A點進入下方電場，如圖所示。已知A點坐標（0.4m，0），勻強磁場垂直紙面向外，磁感應強度大小B=T，粒子的荷質比C/kg，不計粒子的重力。問：

（1）帶電粒子在圓形磁場中運動時，軌跡半徑多大？
（2）圓形磁場區(qū)域的最小面積為多少？
（3）為使粒子出電場時不打在擋板上，電場強度應滿足什么要求？

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