(20分)一半徑R=0.6m的金屬圓筒有一圈細窄縫，形狀如圖所示。圓筒右側(cè)與一個垂直紙面向里的有界勻強磁場相切于P，圓筒接地，圓心O處接正極，正極與圓筒之間的電場類似于正點電荷的電場，正極與圓筒之間電勢差U可調(diào)。正極附近放有一粒子源（粒子源與正極O間距離忽略不計）能沿紙面向四周釋放比荷q/m=1.5×l05C/kg的帶正電粒子（粒子的初速度、重力均不計）。帶電粒子經(jīng)電場加速后從縫中射出進入磁場，已知磁場寬度d=0.4m，磁感應(yīng)強度B=0.25T。

（1）若U=750V，求：①粒子達到細縫處的速度；②若有一粒子在磁場中運動的時間最短，求此粒子飛出磁場時與右邊界的夾角大小。
（2）只要電勢差U在合適的范圍內(nèi)變化，總有從向沿某一方向射出粒子經(jīng)過磁場后又回到O處，求電勢差U合適的范圍。

（1）①②600；（2）

解析試題分析：（1）①若U=750V，粒子經(jīng)電場得
              （2分）
 （1分）
②粒子在磁場中做勻速圓周運動得 （2分）
               （1分）

粒子在磁場中運動軌跡對應(yīng)的弦長L=d=0.4m時運動的時間最短，（2分） 
則粒子飛出磁場時與右邊界的夾角大小         （2分）

（2）粒子射入磁場后與右邊界相切時，正極與圓筒之間電勢差最大為，由幾何關(guān)系得
  （2分）
得 ，       （1分）
粒子在磁場中         （2分）
          （1分）
粒子經(jīng)電場中                 （2分）
               （1分）
電勢差U合適的范圍:          （1分）
考點：帶電粒子在電磁場中的運動

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：填空題

（4分）如圖所示，在水平放置的光滑金屬板中點的正上方有一帶正電的點電荷Q，一表面絕緣帶正電的金屬小球（可視為質(zhì)點，且不影響原電場）以速度v0在金屬板上自左端向右端運動，小球做_______運動；受到的電場力做的功為_______.

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，點電荷A的電荷量為Q，點電荷B的電荷量為q，相距為r 。已知靜電力常量為k ，求：

（1）電荷A與B之間的庫侖力大�。�
（2）電荷A在電荷B所在處產(chǎn)生的電場強度大��；

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，在x-y-z三維坐標系的空間，在x軸上距離坐標原點x0=0.1m處，垂直于x軸放置一足夠大的感光片�，F(xiàn)有一帶正電的微粒，所帶電荷量q=1.6×10-16C，質(zhì)量m=3.2×10-22kg，以初速度v0=1.0×104m/s從O點沿x軸正方向射入。不計微粒所受重力。

（1）若在x≥0空間加一沿y軸正方向的勻強電場，電場強度大小E=1.0×104V/m，求帶電微粒打在感光片上的點到x軸的距離；
（2）若在該空間去掉電場，改加一沿y軸正方向的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小B=0.1T，求帶電微粒從O點運動到感光片的時間；
（3）若在該空間同時加沿y軸正方向的勻強電場和勻強磁場，電場強度、磁場強度大小仍然分別是E=1.0×104V/m和B=0.1T，求帶電微粒打在感光片上的位置坐標x、y、z分別為多少。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（16分）如圖所示，兩水平放置的平行金屬板a、b，板長L＝0.2 m，板間距d＝0.2 m．兩金屬板間加可調(diào)控的電壓U，且保證a板帶負電，b板帶正電， 忽略電場的邊緣效應(yīng)．在金屬板右側(cè)有一磁場區(qū)域，其左右總寬度s＝0.4 m，上下范圍足夠大，磁場邊界MN和PQ均與金屬板垂直，磁場區(qū)域被等寬地劃分為n（正整數(shù)）個豎直區(qū)間，磁感應(yīng)強度大小均為B＝5×10-3T，方向從左向右為垂直紙面向外、向內(nèi)、向外……．在極板左端有一粒子源，不斷地向右沿著與兩板等距的水平線OO′發(fā)射比荷＝1×108 C/kg、初速度為v0＝2×105 m/s的帶正電粒子。忽略粒子重力以及它們之間的相互作用．
（1）當取U何值時，帶電粒子射出電場時的速度偏向角最大；
（2）若n=1，即只有一個磁場區(qū)間，其方向垂直紙面向外，則當電壓由0連續(xù)增大到U過程中帶電粒子射出磁場時與邊界PQ相交的區(qū)域的寬度；
（3）若n趨向無窮大，則偏離電場的帶電粒子在磁場中運動的時間t為多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

在如圖所示的直角坐標系中，x軸的上方存在與x軸正方向成45°角斜向右下方的勻強電場，場強的大小為E＝×104 V/m.x軸的下方有垂直于xOy面向外的勻強磁場，磁感應(yīng)強度的大小為B＝2×10－2 T．把一個比荷為＝2×108 C/kg的正電荷從坐標為(0,1)的A點處由靜止釋放．電荷所受的重力忽略不計．

(1)求電荷從釋放到第一次進入磁場時所用的時間；
(2)求電荷在磁場中做圓周運動的半徑；(保留兩位有效數(shù)字)
(3)當電荷第二次到達x軸時，電場立即反向，而場強大小不變，試確定電荷到達y軸時的位置坐標．

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題


如圖所示，電子從燈絲K發(fā)出（初速度不計），在KA間經(jīng)加速電壓U1加速后，從A板中心小孔射出，進入由M、N兩個水平極板構(gòu)成的偏轉(zhuǎn)電場， M、N兩板間的距離為d，電壓為U2，板長為L，電子進入偏轉(zhuǎn)電場時的速度與電場方向垂直，射出時沒有與極板相碰。已知電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，不計電子的重力及它們之間的相互作用力。求：

（1）電子穿過A板小孔時的速度大小v；
（2）電子在偏轉(zhuǎn)電場中的運動時間t；
（3）電子從偏轉(zhuǎn)電場射出時沿垂直于板方向偏移的距離y。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（10分）如圖所示，某區(qū)域存在著豎直向下的勻強電場，一個質(zhì)量為m，電荷量為q的帶電粒子以水平方向的初速度v0由O點射入該區(qū)域，粒子作類平拋運動剛好通過豎直平面中的P點，已知連線OP長為L，與初速度方向的夾角為。不考慮帶電粒子的重力大小，試求：

（1）判斷帶電粒子的電性和帶電粒子在電場中運動的加速度
（2）勻強電場的場強大小
（3）OP兩點的電勢差

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖甲所示，兩個平行金屬板P、Q豎直放置，兩板間加上如圖乙所示的電壓。t=0時，Q板比P板電勢高5V，此時在兩板的正中央M點有一個電子僅受電場力作用從靜止開始運動，假設(shè)電子始終未與兩板相碰。在0<t<8×10 10s的時間內(nèi)，這個電子處于M點的右側(cè)、速度向左且逐漸減小的時間范圍是。

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