如圖所示，坐標(biāo)系xOy在豎直平面內(nèi)，光滑且絕緣的水平軌道MN的長度為L，N點(diǎn)到O點(diǎn)的豎直距NO=
3
2
L．有一質(zhì)量為m、電荷量為+q的帶電小球（可看成質(zhì)點(diǎn)）放在M點(diǎn)．已知在第一象限分布著互相垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，電場方向豎直向上，場強(qiáng)E2=
mg
q
；磁場方向水平（圖中垂直紙面向外），磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B；在第二象限分布著沿x軸正向的水平勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)E1=
B2qL
6m
．求
（1）小球到達(dá)N點(diǎn)的速度大小
（2）小球到達(dá)x軸上的坐標(biāo)
（3）小球從M點(diǎn)由靜止釋放至落到x軸上所需的時間（設(shè)運(yùn)動過程中小球所帶的電荷量不變）．
（1）設(shè)帶電小球運(yùn)動到N點(diǎn)時速度為vN，由動能定理：
E1qL=
1
2
mvN2
解得：vN=
3
3
BLq
m

（2）當(dāng)小球進(jìn)入第一象限后，qE2=mg
所受電場力與重力平衡，所以帶電小球?qū)⒆鰟蛩賵A周運(yùn)動：BqvN=m
vN2
R

則小球做勻速圓周運(yùn)動的半徑R=
mvN
qB
=
3
3
L

設(shè)圓周運(yùn)動的圓心在圖中的O′點(diǎn)，小球落點(diǎn)為P，O′O=NO-R=
3
6
L
∠OO′P=arccos
OO′
R
=arccos
1
2
=60°
則帶電粒子轉(zhuǎn)過的圓心角為120°
到達(dá)x軸的位置到O點(diǎn)的距離為
3
2
R=
1
2
L
（3）設(shè)小球從M點(diǎn)運(yùn)動到N點(diǎn)設(shè)用時為t1，則L=
1
2
a1t12
qE1=ma1
聯(lián)立解得：t1=
2
3
m
qB
，
帶電小球從N點(diǎn)運(yùn)動到P點(diǎn)所用時間t2=
1
3
T=
2πm
qB
×
1
3
=
2πm
3qB

小球從M點(diǎn)出發(fā)到x軸的過程中所用時間t=t1+t2=
2
3
m
qB
+
2πm
3qB
．
答：（1）小球到達(dá)N點(diǎn)的速度大小
3
BLq
3m
．
（2）小球到達(dá)x軸上的坐標(biāo)（
1
2
L，0）．
（3）小球從M點(diǎn)由靜止釋放至落到x軸上所需的時間（設(shè)運(yùn)動過程中小球所帶的電荷量不變）
2
3
m
qB
+
2πm
3qB
．
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

【選做題】如圖所示，在平面直角坐標(biāo)系xoy中，第一象限存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場，第四象限存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=
mv0
qL
．一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子從y軸正半軸上的M點(diǎn)以速度v0垂直于y軸射入電場，經(jīng)x軸上N點(diǎn)與x軸正方向成θ=60°角射入勻強(qiáng)磁場中，最后從y軸負(fù)半軸某一點(diǎn)P射出，已知M點(diǎn)坐標(biāo)為（0，3L），不計粒子重力，求：
（1）勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度和粒子到N點(diǎn)的速度；
（2）粒子在磁場中運(yùn)動的軌道半徑和粒子打在P點(diǎn)的坐標(biāo)；
（3）粒子從進(jìn)入M點(diǎn)運(yùn)動到P點(diǎn)所用的總時間．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖，裝置中，區(qū)域Ⅰ中有豎直向上的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度為E，區(qū)域Ⅱ內(nèi)有垂直紙面向外的水平勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．區(qū)域Ⅲ中有垂直紙面向里的水平勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為2B．一質(zhì)量為m、帶電量為q的帶負(fù)電粒子（不計重力）從左邊界O點(diǎn)正上方的M點(diǎn)以速度v0水平射入電場，經(jīng)水平分界線OP上的A點(diǎn)與OP成60°角射入Ⅱ區(qū)域的磁場，并垂直豎直邊界CD進(jìn)入Ⅲ區(qū)域的勻強(qiáng)磁場中．求：
（1）粒子在Ⅱ區(qū)域勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動的軌道半徑
（2）O、M間的距離
（3）粒子從M點(diǎn)出發(fā)到第二次通過CD邊界所經(jīng)歷的時間．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動的帶電粒子，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度突然增大為2B時，這個帶電粒子（　　）
A．速率加倍，周期減半
B．速率不變，軌道半徑減半
C．速率不變，周期加倍
D．速率減半，軌道半徑不變

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，兩平行金屬板間距為d，電勢差為U，板間電場可視為勻強(qiáng)電場；金屬板下方有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場．帶電量為+q、質(zhì)量為m的粒子，由靜止開始從正極板出發(fā)，經(jīng)電場加速后射出，并進(jìn)入磁場做勻速圓周運(yùn)動．忽略重力的影響，求：
（1）勻強(qiáng)電場場強(qiáng)E的大�。�
（2）粒子從電場射出時速度ν的大小；
（3）粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的半徑R．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，在直角坐標(biāo)系xoy的第一、四象限區(qū)域內(nèi)存在兩個有界的勻強(qiáng)磁場：垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場I、垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場II，O、M、P、Q為磁場邊界和x軸的交點(diǎn)OM=MP=L．在第三象限存在沿y軸正向的勻強(qiáng)電場．一質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的粒子從電場中坐標(biāo)為（-2L，-L）的點(diǎn)以速度υ0沿+x方向射出，恰好經(jīng)過原點(diǎn)O處射入?yún)^(qū)域I又從M點(diǎn)射出區(qū)域I（粒子的重力忽略不計）．
（1）求第三象限勻強(qiáng)電場場強(qiáng)E的大小；
（2）求區(qū)域I內(nèi)勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大��；
（3）如帶電粒子能再次回到原點(diǎn)O，問區(qū)域II內(nèi)磁場的寬度至少為多少？粒子兩次經(jīng)過原點(diǎn)O的時間間隔為多少？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，在直角坐標(biāo)系xOy內(nèi)，有一質(zhì)量為m，電量為+q的電荷從原點(diǎn)O點(diǎn)沿y軸正方向以初速度v0出發(fā)，電荷重力不計，現(xiàn)要求電荷能通過P點(diǎn)（a，-b），|a|＞|b|，速度的大小不變．為了滿足上述要求，需在電荷運(yùn)動的空間范圍內(nèi)加上一個垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，試設(shè)計三種不同強(qiáng)度和空間區(qū)域的磁場以滿足題中的要求．（說明：粒子過P點(diǎn)時速度的方向可以是任意的，但在xoy平面內(nèi)）

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，在矩形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙平面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=5.0×10-2T，矩形區(qū)域長為
2
3
5
m，寬為0.2m，在AD邊中點(diǎn)O處有一放射源，某時刻，放射源沿紙面向磁場中各方向均勻地輻射出速率均為v=2×l06m/S的某種帶正電粒子，帶電粒子質(zhì)量m=1.6×10-27kg．電荷量為q=+3.2×l0-19C（不計粒子重力），求：
（1）帶電粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的半徑為多大？
（2）從BC邊界射出的粒子中，在磁場中運(yùn)動的最短時間為多少？
（3）若放射源向磁場內(nèi)共輻射出了N個粒子，求從CD邊界射出的粒子有多少個？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

回旋加速器是獲得高能帶電粒子的裝置．其核心部分是分別與高頻交流電源的兩極相連的兩個D形盒，兩盒間的狹縫中形成周期性變化的電場，使粒子在通過狹縫時都能得到加速，兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場中．關(guān)于回旋加速器，下列說法中正確的是（　�。�
A．磁場對帶電粒子的洛倫茲力對粒子不做功，因此帶電粒子從D形盒射出時的動能與磁場的強(qiáng)弱無關(guān)
B．狹縫間的電場對粒子起加速作用，因此加速電壓越大，帶電粒子從D形盒射出時的動能越大
C．用同一回旋加速器分別加速不同的帶電粒子，一般要調(diào)節(jié)交變電場的頻率
D．帶電粒子做一次圓周運(yùn)動，被加速兩次，因此交變電場的周期應(yīng)為圓周運(yùn)動周期的二倍

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同步練習(xí)冊答案