如圖所示，是一種電子擴(kuò)束裝置的原理示意圖。直角坐標(biāo)系原點(diǎn)O處有一電子發(fā)射裝置，可以不斷朝xOy平面內(nèi)x≥0區(qū)域任意方向發(fā)射電子，電子的速率均為v0，已知電子的電荷量為e、質(zhì)量為m。在0≤x≤d的區(qū)域內(nèi)分布著沿x軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小，在x>d區(qū)域內(nèi)分布著足夠大且垂直于xOy平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。ab為一塊很大的平面感光板，在磁場(chǎng)內(nèi)平行于y軸放置，電子打到板上后會(huì)在板上形成一條亮線(xiàn)。不計(jì)電子的重力和電子之間的相互作用。求：

（1）電子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度v的大�。�
（2）當(dāng)感光板沿x軸方向移到某一位置時(shí)恰好沒(méi)有電子打到板上，求板ab到y(tǒng)軸的距離x1；
（3）保持（2）中感光板位置不動(dòng)，要使所有電子恰好都能打到感光板上時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度B′的大小以及電子打到板上形成亮線(xiàn)的長(zhǎng)度。

（1） （2）（3）  

解析試題分析：（1）電場(chǎng)力對(duì)電子做功，根據(jù)動(dòng)能定理：
        ①
解①得：         ②
（2）由題意結(jié)合左手定則可以判定：若沿y軸負(fù)方向射出的電子進(jìn)入磁場(chǎng)后軌跡與ab板相切不能打到ab板上時(shí)，則所有電子均不能打到ab板上，作出其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示。

設(shè)該電子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)與豎直方向的夾角為θ，有：         ③
電子在洛倫茲力作用下做圓周運(yùn)動(dòng)：        ④
由圖中幾何關(guān)系：        ⑤
聯(lián)解②③④⑤得：
        ⑥
（3）由題意結(jié)合左手定則可以判定：若沿y軸正方向射出的電子進(jìn)入磁場(chǎng)后軌跡恰好與ab板相切能打到ab板上，則所有電子均能打到板上，作出其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示。

由圖中幾何關(guān)系：
        ⑦
        ⑧
聯(lián)解②③⑥⑦⑧得：
        ⑨
沿y軸正、負(fù)方向發(fā)射的電子在電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)沿y軸的偏轉(zhuǎn)量為y1，則：
        ⑩
       ?
設(shè)沿y軸正方向發(fā)射的電子打到感光板上時(shí)在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)沿y軸的偏轉(zhuǎn)量為y2，沿y軸負(fù)方向發(fā)射的電子打到感光板上時(shí)在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)沿y軸的偏轉(zhuǎn)量為y3，由圖中幾何關(guān)系得：
       ?
       ?
電子打到板上形成亮線(xiàn)的長(zhǎng)度：
       ?
聯(lián)解得：
       ?
評(píng)分參考意見(jiàn)：本題滿(mǎn)分19分，其中①式4分，④式2分，②③⑤⑥⑦⑧⑨⑩?????式各1分；若有其他合理解法且答案正確，可同樣給分。
考點(diǎn)：本題考查帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

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：單選題

如右圖所示，實(shí)線(xiàn)表示在豎直平面內(nèi)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn)，電場(chǎng)線(xiàn)與水平方向成α角，水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與電場(chǎng)正交，有一帶電液滴沿斜向上的虛線(xiàn)l做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，l與水平方向成β角，且α＞β，則下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是(　　)

A．液滴一定做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)
B．液滴一定帶正電
C．電場(chǎng)線(xiàn)方向一定斜向上
D．液滴一定做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)

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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，水平放置的平行金屬導(dǎo)軌，相距l(xiāng)＝0.50 m，左端接一電阻R＝0.20 Ω，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.40 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面，導(dǎo)體棒ab垂直放在導(dǎo)軌上，并能無(wú)摩擦地沿導(dǎo)軌滑動(dòng)，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略不計(jì)，當(dāng)ab以v＝4.0 m/s的速度水平向右勻速滑動(dòng)時(shí)，求：

(1)ab棒中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大�。�
(2)回路中感應(yīng)電流的大��；
(3)維持ab棒做勻速運(yùn)動(dòng)的水平外力F的大�。�

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

如圖所示，坐標(biāo)系xoy在豎直平面內(nèi)，y軸的正方向豎直向上，y軸的右側(cè)廣大空間存在水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)E1=2N/C，y軸的左側(cè)廣大空間存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，B=1T，電場(chǎng)方向豎直向上，E2=2N/C。t=0時(shí)刻，一個(gè)帶正電的質(zhì)點(diǎn)在O點(diǎn)以v=2m/s的初速度沿著與x軸負(fù)方向成450角射入y軸的左側(cè)空間，質(zhì)點(diǎn)的電量為q=106C，質(zhì)量為m=2×10-7kg，重力加速度g=10m/s2。求：

（1）質(zhì)點(diǎn)從O點(diǎn)射入后第一次通過(guò)y軸的位置；
（2）質(zhì)點(diǎn)從O點(diǎn)射入到第二次通過(guò)y軸所需時(shí)間；
（3）質(zhì)點(diǎn)從O點(diǎn)射入后第四次通過(guò)y軸的位置。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（19分）如圖所示裝置中，區(qū)域Ⅰ和Ⅲ中分別有豎直向上和水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度分別為E和E/2;Ⅱ區(qū)域內(nèi)有垂直向外的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。一質(zhì)量為m、帶電量為q的帶負(fù)電粒子（不計(jì)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(chǎng)，經(jīng)水平分界線(xiàn)OP上的A點(diǎn)與OP成60°角射入Ⅱ區(qū)域的磁場(chǎng)，并垂直豎直邊界CD進(jìn)入Ⅲ區(qū)域的勻強(qiáng)電場(chǎng)中。求:

（1）粒子在Ⅱ區(qū)域勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)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(guò)CD邊界所經(jīng)歷的時(shí)間。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

如圖所示，豎直面內(nèi)有一倒立等邊三角形OMN區(qū)域，連長(zhǎng)為L(zhǎng)，MN邊是水平的。在該區(qū)域有一垂直紙面向外磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。在同一豎直面內(nèi)有一束質(zhì)量為m、電荷量為q、速度大小不同的帶正電粒子從N點(diǎn)沿NM方向射入該磁場(chǎng)區(qū)域（可認(rèn)為能發(fā)生偏轉(zhuǎn)）。過(guò)O點(diǎn)作與MN邊平行的直線(xiàn)作為X坐標(biāo)軸，且O點(diǎn)為X坐標(biāo)軸的原點(diǎn)。不計(jì)粒子的重力及粒子間的相互作用力，試求：

⑴射到X坐標(biāo)軸上的O點(diǎn)的粒子速度大小；
⑵垂直O(jiān)M邊射出的粒子與X坐標(biāo)軸的交點(diǎn)位置；
⑶粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和速度的關(guān)系。

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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，水平直線(xiàn)MN下方有豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)，現(xiàn)將一重力不計(jì)、比荷的正電荷置于電場(chǎng)中的O點(diǎn)由靜止釋放，經(jīng)過(guò)后，電荷以的速度通過(guò)MN進(jìn)入其上方的勻強(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）.計(jì)算結(jié)果可用π表示。
（1）求O點(diǎn)與直線(xiàn)MN之間的電勢(shì)差；
（2）求圖b中時(shí)刻電荷與O點(diǎn)的水平距離；
（3）如果在O點(diǎn)右方d=67.5cm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)到擋板所需的時(shí)間。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（10分）如圖所示，MN表示真空室中垂直于紙面放置的感光板，它的一側(cè)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B. 一個(gè)電荷量為q的帶電粒子從感光板上的狹縫O處以垂直于感光板的初速度v射入磁場(chǎng)區(qū)域，經(jīng)一次偏轉(zhuǎn)到達(dá)P點(diǎn). 經(jīng)測(cè)量P、O間的距離為l，不計(jì)帶電粒子受到的重力. 求：

（1）帶電粒子所受洛倫茲力的大小；
（2）帶電粒子的質(zhì)量。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

如圖14所示，在坐標(biāo)系xoy的第一象限內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于xoy面向里；第四象限內(nèi)有沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E。一質(zhì)量為m、帶電荷量為的粒子自y軸的P點(diǎn)沿x軸正方向射入第四象限，經(jīng)x軸上的Q點(diǎn)進(jìn)入第一象限。已知P點(diǎn)坐標(biāo)為（0，-2），Q點(diǎn)坐標(biāo)為（4，0），不計(jì)粒子重力。求：

（1）求粒子過(guò)Q點(diǎn)時(shí)速度的大小。
（2）若磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為一定值B，粒子將以垂直y軸的方向經(jīng)H點(diǎn)進(jìn)入第二象限，求B的大小及H點(diǎn)的坐標(biāo)值；
（3）求粒子在第一象限內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t。

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