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（18分）如圖甲所示，兩平行金屬板長度l=0.2m，兩板間電壓U隨時間t變化的圖象如圖乙所示。在金屬板右側有一左邊界為MN的勻強磁場，磁感應強度B="0.01" T，方向垂直紙面向里。現(xiàn)有帶正電的粒子連續(xù)不斷地以速度v0=105m/s射入電場中，初速度方向沿兩板間的中線OO′方向。磁場邊界MN與中線OO′垂直。已知帶電粒子的比荷q/m=108C/kg，粒子的重力和粒子之間的相互作用力均可忽略不計。

（1）在每個粒子通過電場區(qū)域的時間內，可以把板間的電場強度看作是恒定的。請通過計算說明這種處理的合理性；
（2）設t="0.1" s時刻射入電場的帶電粒子恰能從金屬板邊緣穿越電場射入磁場，求該帶電粒子射出電場時速度的大��；
（3）對于所有經過電場射入磁場的帶電粒子，設其射入磁場的入射點和從磁場射出的出射點間的距離為d，試通過推理判斷d的大小是否隨時間變化？

（1）可視為恒定不變（2）（3）不隨時間變化

解析試題分析：（1）帶電粒子在金屬板間的運動時間為：
電壓U變化周期，
由于t遠遠小于T，故粒子通過電場的時間內板間的電壓變化極小，板間電場可視為恒定不變，
（2）時偏轉電壓,
根據(jù)動能定理得：
解得：
（3）設某時刻射出電場的粒子的速度為v，速度方向與夾角為
則
粒子在磁場中有：
由幾何關系得：
由以上各式解得：
顯然d不隨時間變化
考點：考查了帶電粒子在交變電場中的運動，在勻強磁場中的運動

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：計算題

(18分)如圖，區(qū)域I內有與水平方向成45°角的勻強電場E1，區(qū)域寬度為d 1，區(qū)域II內有正交的有界勻強磁場B和勻強電場E 2，區(qū)域寬度為d 2，磁場方向垂直紙面向里，電場方向豎直向下。一質量為m、帶電量為q的微粒在區(qū)域I左邊界的P點，由靜止釋放后水平向右做直線運動，進入區(qū)域II后做勻速圓周運動，從區(qū)域II右邊界上的Q點穿出，其速度方向改變了60°，重力加速度為g ，求：

（1）區(qū)域I和區(qū)域II內勻強電場的電場強度E 1、E 2的大�。�
（2）區(qū)域II內勻強磁場的磁感應強度B的大小。
（3）微粒從P運動到Q的時間有多長？

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（18分）如圖所示，真空中有以(r,0)為圓心，半徑為r的圓柱形勻強磁場區(qū)域，磁場的磁感應強度大小為B，方向垂直于紙面向里，在y＝r的實線上方足夠大的范圍內，有方向水平向左的勻強電場，電場強度的大小為E，從O點向不同方向發(fā)射速率相同的質子，質子的運動軌跡均在紙面內，設質子在磁場中的偏轉半徑也為r，已知質子的電量為e，質量為m，不計重力及阻力的作用，求：

（1）質子射入磁場時的速度大小。
（2）速度方向沿x軸正方向射入磁場的質子，到達y軸所需的時間。
（3）速度方向與x軸正方向成30°角(如圖所示)射入磁場的質子，到達y軸的位置坐標。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖甲所示，一邊長L=2.5m、質量m=0.5kg的正方形金屬線框，放在光滑絕緣的水平面上，整個裝置放在方向豎直向上、磁感應強度B=0.8T的勻強磁場中，它的一邊與磁場的邊界MN重合。在水平力F作用下由靜止開始向左運動，經過5s線框被拉出磁場。測得金屬線框中的電流隨時間變化圖像如乙圖所示，在金屬線框被拉出過程中。

⑴求通過線框導線截面的電量及線框的電阻；
⑵寫出水平力F隨時間變化的表達式；
⑶已知在這5s內力F做功1.92J，那么在此過程中，線框產生的焦耳熱是多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，一帶電粒子以某一速度在豎直平面內做直線運動，經過一段時間后進入一垂直于紙面向里、磁感應強度為B的最小的圓形勻強磁場區(qū)域（圖中未畫出磁場區(qū)域），粒子飛出磁場后垂直電場方向進入寬為L的勻強電場。電場強度大小為E，方向豎直向上。當粒子穿出電場時速度大小變?yōu)樵瓉淼?img src="http://thumb.1010pic.com/pic5/tikupic/5e/d/26hbf.png" style="vertical-align:middle;" />倍。已知帶電粒子的質量為m，電量為g，重力不計。粒子進入磁場前的速度如圖與水平方向成θ＝60°角。求：

（1）粒子帶什么性質的電荷；
（2）粒子在磁場中運動時速度多大；
（3）該最小的圓形磁場區(qū)域的面積為多大？

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，在xOy坐標系中，y>0的范圍內存在著沿y軸正方向的勻強電場；在y<0的范圍內存在著垂直紙面的勻強磁場(方向未畫出)。已知OA＝OC＝CD＝DE＝EF＝L，OB＝L�，F(xiàn)在一群質量為m、電荷量大小為q(重力不計)的帶電粒子，分布在A、B之間。t＝0時刻，這群帶電粒子以相同的初速度v0沿x軸正方向開始運動。觀察到從A點出發(fā)的帶電粒子恰好從D點第一次進入磁場，然后從O點第一次離開磁場。

(1)試判斷帶電粒子所帶電荷的正負及所加勻強磁場的方向；
(2)試推導帶電粒子第一次進入磁場的位置坐標x與出發(fā)點的位置坐標y的關系式；
(3)試求從A點出發(fā)的帶電粒子，從O點第一次離開磁場時的速度方向與x軸正方向的夾角θ。(圖中未畫出)

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（10分）如圖所示，一個質量m=2.0×10-11kg、電荷量q=1.0×10-5C的帶電粒子（重力忽略不計），從靜止開始經U1=100V電場加速后，沿兩平行金屬板間中線水平進入電壓U2=100V的偏轉電場，帶電粒子從偏轉電場射出后，進入垂直紙面向里的勻強磁場，磁場的左右邊界均與偏轉電場的金屬板垂直。已知偏轉電場金屬板長L=20cm、兩板間距，勻強磁場的寬度D=10cm。求：

（1）帶電粒子進入偏轉電場時的速度v0；
（2）帶電粒子射出偏轉電場時速度v的大小和方向；
（3）為了使帶電粒子不從磁場右邊界射出，勻強磁場磁感應強度的最小值B。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示為研究電子槍中電子在電場中運動的簡化模型示意圖。在Oxy平面的ABCD區(qū)域內，存在兩個場強大小均為E的勻強電場I和II，兩電場的邊界均是邊長為L的正方形，兩個勻強電場相距為L。在該區(qū)域AB邊的中點處由靜止釋放電子，不計電子所受重力。

（1）確定電子離開ABCD區(qū)域時的位置坐標。
（2）若已知電子電荷量為e、質量為m，求電子由靜止釋放到離開ABCD區(qū)域所經歷的時間。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

(10分)如圖所示，水平方向的勻強電場場強為E，場區(qū)寬度為L，豎直方向足夠長，緊挨著電場的是垂直于紙面向外的兩個勻強磁場區(qū)域，其磁感應強度分別為B和2B。一個質量m，電荷量為q的帶正電粒子，其重力不計，從電場的邊界MN上的a點由靜止釋放，經電場加速后進入磁場，經過時間穿過中間磁場，進入右邊磁場后能按某一路徑再返回到電場的邊界MN上的某一點b，途中虛線為場區(qū)的分界面。求：

(1)中間場區(qū)的寬度d；
(2)粒子從a點到b點所經歷的時間；
(3)當粒子第n次返回電場的MN邊界時與出發(fā)點之間的距離。

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