如圖所示,兩平行金屬板AB中間有互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)。A板帶正電荷,B板帶等量負(fù)電荷,板間電場(chǎng)強(qiáng)度為E;磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1。平行金屬板右側(cè)有一擋板M,中間有小孔O′,OO′是平行于兩金屬板的中心線。擋板右側(cè)有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)應(yīng)強(qiáng)度為B2。CD為磁場(chǎng)B2邊界上的一絕緣板,它與M板的夾角θ=45°,O′C=a,現(xiàn)有大量質(zhì)量均為m,含有不同電荷量、不同速度的正、負(fù)帶電粒子(不計(jì)重力),自O(shè)點(diǎn)沿OO′方向進(jìn)入電磁場(chǎng)區(qū)域,其中有些粒子沿直線OO′方向運(yùn)動(dòng),并進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2中,求:

(1)進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2的帶電粒子的速度
(2)能擊中絕緣板CD的粒子中,所帶電荷量的最大值
(3)絕緣板CD上被帶電粒子擊中區(qū)域的長(zhǎng)度

(1) (2) (3)2a

解析試題分析:(1)設(shè)沿直線OO′運(yùn)動(dòng)的帶電粒子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2的速度為
根據(jù):
解得:。
(2)粒子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)
根據(jù): ,解得: 
因此電荷量最大的粒子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑最小,設(shè)最小半徑為r1
由幾何關(guān)系有:,解得最大電荷量為: 。

(3)帶負(fù)電的粒子在磁場(chǎng)B2中向上偏轉(zhuǎn),某帶負(fù)電粒子軌跡與CD相切,設(shè)半徑為r2,依題意:
解得:
則CD板上被帶電粒子擊中區(qū)域的長(zhǎng)度為:
考點(diǎn):本題考查帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)運(yùn)動(dòng)(速度選擇器)、磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)與討論。

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:計(jì)算題

(10分)載流長(zhǎng)直導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=kI/r,式中常量k>0,I為電流強(qiáng)度,r為距導(dǎo)線的距離。在水平長(zhǎng)直導(dǎo)線MN正下方,矩形線圈abcd通以逆時(shí)針?lè)较虻暮愣娏,被兩根等長(zhǎng)的輕質(zhì)絕緣細(xì)線靜止地懸掛,如圖所示。開(kāi)始時(shí)MN內(nèi)不通電流,此時(shí)兩細(xì)線內(nèi)的張力均為T0。當(dāng)MN通以強(qiáng)度為I1的電流時(shí),兩細(xì)線內(nèi)的張力均減小為T1;當(dāng)MN內(nèi)的電流強(qiáng)度變?yōu)镮2時(shí),兩細(xì)線的張力均大于T0。

(1)分別指出強(qiáng)度為I1、I2的電流的方向;
(2)求MN分別通以強(qiáng)度為I1和I2電流時(shí),線框受到的安培力F1與F2大小之比;
(3)當(dāng)MN內(nèi)的電流強(qiáng)度為I3時(shí)兩細(xì)線恰好斷裂,在此瞬間線圈的加速度大小為a,求I3。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

(16分)如圖所示的直角坐標(biāo)系第、象限內(nèi)存在方向向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.5T,處于坐標(biāo)原點(diǎn)O的放射源不斷地放射出比荷C/kg的正離子,不計(jì)離子之間的相互作用。

⑴求離子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)周期;
⑵若某時(shí)刻一群離子自原點(diǎn)O以不同速率沿x軸正方向射出,求經(jīng)過(guò)s時(shí)間這些離子所在位置構(gòu)成的曲線方程;
⑶若離子自原點(diǎn)O以相同的速率v0=2.0×106m/s沿不同方向射入第象限,要求這些離子穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域后都能平行于y軸并指向y軸正方向運(yùn)動(dòng),則題干中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域應(yīng)怎樣調(diào)整(畫圖說(shuō)明即可)?并求出調(diào)整后磁場(chǎng)區(qū)域的最小面積。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

如圖所示,一個(gè)質(zhì)量為m,電荷量為q的帶負(fù)電的粒子(重力不計(jì)),以初速度v由狹縫S1,垂直進(jìn)入電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中.
(1)為了使此粒子不改變方向從狹縫S2穿出,則必須在勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域加入勻強(qiáng)磁場(chǎng),求勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1的大小和方向.
(2)帶電粒子從S2穿出后垂直邊界進(jìn)入一個(gè)矩形區(qū)域,該區(qū)域存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示,若射入點(diǎn)與射出點(diǎn)間的距離為L(zhǎng),求該區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的大小.

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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,在一個(gè)范圍足夠大、垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,用絕緣細(xì)線將金屬棒吊起,使其呈水平狀態(tài). 已知金屬棒長(zhǎng)L=0. 1m,質(zhì)量m=0.05kg,棒中通有I=10A的向右的電流,取g =10m/s2.

(1)若磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T,求此時(shí)金屬棒受到的安培力F的大小,并判斷安培力的方向;
(2)若細(xì)線拉力恰好為零,求磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小.

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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, 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(guò)點(diǎn)O3的一條虛線,C、D、E、F相互平行,依次相距d="10m" 。現(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(guò)小孔O2 ,再經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)B1、B2偏轉(zhuǎn)后,通過(guò)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(guò)O2開(kāi)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,求的大小.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

(18分) 如圖a所示,豎直直線MN左方有水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng),現(xiàn)將一重力不計(jì),比荷的正電荷置于電場(chǎng)中O點(diǎn)由靜止釋放,經(jīng)過(guò)后,電荷以v0=1.5×104m/s的速度通過(guò)MN進(jìn)入其右方的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)與紙面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度B按圖b所示規(guī)律周期性變化(圖b中磁場(chǎng)以垂直紙面向外為正,以電荷第一次通過(guò)MN時(shí)為t=0時(shí)刻,忽略磁場(chǎng)變化帶來(lái)的影響)。求:

(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E;
(2)圖b中時(shí)刻電荷與O點(diǎn)的豎直距離r。
(3)如圖在O點(diǎn)下方d=39.5cm處有一垂直于MN的足夠大的擋板,求電荷從O點(diǎn)出發(fā)運(yùn)動(dòng)到擋板所需要的時(shí)間。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:單選題

如圖所示,用同種電阻絲制成的正方形閉合線框1的邊長(zhǎng)與圓形閉合線框2的直徑相等.m和n是1線框下邊的兩個(gè)端點(diǎn),p和q是2線框水平直徑的兩個(gè)端點(diǎn).1和2線框同時(shí)由靜止開(kāi)始釋放并進(jìn)入上邊界水平、足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,進(jìn)入過(guò)程中m、n和p、q連線始終保持水平.當(dāng)兩線框完全進(jìn)入磁場(chǎng)以后,下面說(shuō)法正確的是

A.m、n和p、q電勢(shì)的關(guān)系一定有Um<Un,Up<Uq
B.m、n和p、q間電勢(shì)差的關(guān)系一定有Umn=Upq
C.進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中流過(guò)1和2線框的電荷量Q1>Q2
D.進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中流過(guò)1和2線框的電荷量Q1=Q2

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:單選題

下列各圖中的各條形磁鐵均相同,當(dāng)條形磁鐵以圖示方式穿過(guò)相同的線圈時(shí),線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大的是

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同步練習(xí)冊(cè)答案