如圖甲所示，加速電場(chǎng)的加速電壓為U0 = 50 V，在它的右側(cè)有水平正對(duì)放置的平行金屬

板a、b構(gòu)成的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，且此區(qū)間內(nèi)還存在著垂直紙面方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B0．已知金屬板的

板長(zhǎng)L = 0．1 m，板間距離d = 0．1 m，兩板間的電勢(shì)差uab隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示．緊

貼金屬板a、b的右側(cè)存在半圓形的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B = 0．01 T，方向垂直紙面

向里，磁場(chǎng)的直徑MN = 2R = 0．2 m即為其左邊界，并與中線OO′垂直，且與金屬板a的

右邊緣重合于M點(diǎn)．兩個(gè)比荷相同、均為q/m = 1×108 C/kg的帶正電的粒子甲、乙先后由靜

止開始經(jīng)過(guò)加速電場(chǎng)后，再沿兩金屬板間的中線OO′ 方向射入平行板a、b所在的區(qū)域．不

計(jì)粒子所受的重力和粒子間的相互作用力，忽略偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)兩板間電場(chǎng)的邊緣效應(yīng)，在每個(gè)粒

子通過(guò)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)區(qū)域的極短時(shí)間內(nèi)，偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)可視作恒定不變．

（1）若粒子甲由t = 0．05 s時(shí)飛入，恰能沿中線OO′ 方向通過(guò)平行金屬板a、b正對(duì)的區(qū)域，試分析該區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0的大小和方向；

（2）若撤去平行金屬板a、b正對(duì)區(qū)域的磁場(chǎng)，粒子乙恰能以最大動(dòng)能飛入半圓形的磁場(chǎng)區(qū)域，試分析該粒子在該磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間．

 

 

 

 

【答案】

（1），方向垂直向里（2）

【解析】（1）加速場(chǎng)由電場(chǎng)力做功 （2分）

由圖像可知，在t=0.05s間，（1分）

帶電粒子在兩板間，（2分）

得磁感強(qiáng)度，方向垂直向里（3分）

（2）撤去平型金屬板正對(duì)磁場(chǎng)，帶電粒子將做類平拋運(yùn)動(dòng)，若獲得最大動(dòng)能，設(shè)可從板下邊緣飛出有

，得到結(jié)論假設(shè)成立，，可知速度與水平方向夾角為45°（3分）

洛倫茲力提供向心力，有（2分）

（2分），由時(shí)間（2分）

本題考查帶電粒子在有界磁場(chǎng)和復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，根據(jù)動(dòng)能定理求出經(jīng)過(guò)加速電場(chǎng)后的速度，由兩極板間勻速列出受力平衡的公式，求出磁感強(qiáng)度大小及方向，進(jìn)入磁場(chǎng)中根據(jù)題目所給條件畫出運(yùn)動(dòng)的軌跡圖，借助幾何關(guān)系求解

 

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：閱讀理解

（2010?海淀區(qū)一模）示波管是示波器的核心部分，它主要由電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏三部分組成，如圖甲所示．電子槍具有釋放出電子并使電子聚集成束以及加速的作用；偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)使電子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)；電子束打在熒光屏形成光跡．這三部分均封裝于真空玻璃殼中．已知電子的電荷量e=1.6×10-19 C，質(zhì)量m=0.91×10-30 kg，電子所受重力及電子之間的相互作用力均可忽略不計(jì)，不考慮相對(duì)論效應(yīng)．
（1）電子槍的三級(jí)加速可以簡(jiǎn)化為如圖乙所示的加速電場(chǎng)，若從陰極逸出電子的初速度可忽略不計(jì)，要使電子被加速后的動(dòng)能達(dá)到1.6×10-16J，求加速電壓U0為多大；
（2）電子被加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，若只考慮電子沿Y（豎直）方向的偏轉(zhuǎn)情況，偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)可以簡(jiǎn)化為如圖丙所示的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)．偏轉(zhuǎn)電極的極板長(zhǎng)l=4.0cm，兩板間距離d=1.0cm，極板右端與熒光屏的距離L=18cm，當(dāng)在偏轉(zhuǎn)電極U上加u=480sin100πt V的正弦交變電壓時(shí)，如果電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的初速度v0=3.0×107 m/s，求電子打在熒光屏上產(chǎn)生亮線的最大長(zhǎng)度；
（3）如圖甲所示，電子槍中燈絲用來(lái)加熱陰極，使陰極發(fā)射電子．控制柵極的電勢(shì)比陰極低，調(diào)節(jié)陰極與控制柵極之間的電壓，可控制通過(guò)柵極電子的數(shù)量．現(xiàn)要使電子打在熒光屏上電子的數(shù)量增加，應(yīng)如何調(diào)節(jié)陰極與控制柵極之間的電壓．
電子槍中A1、A2和A3三個(gè)陽(yáng)極除了對(duì)電子加速外，還共同完成對(duì)電子束的聚焦作用，其中聚焦的電場(chǎng)可簡(jiǎn)化為如圖丁所示的電場(chǎng)，圖中的虛線是該電場(chǎng)的等勢(shì)線．請(qǐng)說(shuō)明聚焦電場(chǎng)如何實(shí)現(xiàn)對(duì)電子束的聚焦作用．

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科目：高中物理 來(lái)源：2011-2012學(xué)年江西省四校高二下學(xué)期第三次月考（零班）物理試卷（帶解析） 題型：計(jì)算題

如圖甲所示，加速電場(chǎng)的加速電壓為U0 =" 50" V，在它的右側(cè)有水平正對(duì)放置的平行金屬
板a、b構(gòu)成的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，且此區(qū)間內(nèi)還存在著垂直紙面方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B0．已知金屬板的
板長(zhǎng)L = 0．1 m，板間距離d = 0．1 m，兩板間的電勢(shì)差uab隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示．緊
貼金屬板a、b的右側(cè)存在半圓形的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B = 0．01 T，方向垂直紙面
向里，磁場(chǎng)的直徑MN = 2R = 0．2 m即為其左邊界，并與中線OO′垂直，且與金屬板a的
右邊緣重合于M點(diǎn)．兩個(gè)比荷相同、均為q/m = 1×108 C/kg的帶正電的粒子甲、乙先后由靜
止開始經(jīng)過(guò)加速電場(chǎng)后，再沿兩金屬板間的中線OO′ 方向射入平行板a、b所在的區(qū)域．不
計(jì)粒子所受的重力和粒子間的相互作用力，忽略偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)兩板間電場(chǎng)的邊緣效應(yīng)，在每個(gè)粒
子通過(guò)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)區(qū)域的極短時(shí)間內(nèi)，偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)可視作恒定不變．
（1）若粒子甲由t = 0．05 s時(shí)飛入，恰能沿中線OO′ 方向通過(guò)平行金屬板a、b正對(duì)的區(qū)域，試分析該區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0的大小和方向；
（2）若撤去平行金屬板a、b正對(duì)區(qū)域的磁場(chǎng)，粒子乙恰能以最大動(dòng)能飛入半圓形的磁場(chǎng)區(qū)域，試分析該粒子在該磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間．

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科目：高中物理 來(lái)源：2010年北京市海淀區(qū)高考物理一模試卷（解析版） 題型：解答題

示波管是示波器的核心部分，它主要由電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏三部分組成，如圖甲所示．電子槍具有釋放出電子并使電子聚集成束以及加速的作用；偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)使電子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)；電子束打在熒光屏形成光跡．這三部分均封裝于真空玻璃殼中．已知電子的電荷量e=1.6×10-19 C，質(zhì)量m=0.91×10-30 kg，電子所受重力及電子之間的相互作用力均可忽略不計(jì)，不考慮相對(duì)論效應(yīng)．
（1）電子槍的三級(jí)加速可以簡(jiǎn)化為如圖乙所示的加速電場(chǎng)，若從陰極逸出電子的初速度可忽略不計(jì)，要使電子被加速后的動(dòng)能達(dá)到1.6×10-16J，求加速電壓U為多大；
（2）電子被加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，若只考慮電子沿Y（豎直）方向的偏轉(zhuǎn)情況，偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)可以簡(jiǎn)化為如圖丙所示的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)．偏轉(zhuǎn)電極的極板長(zhǎng)l=4.0cm，兩板間距離d=1.0cm，極板右端與熒光屏的距離L=18cm，當(dāng)在偏轉(zhuǎn)電極U上加u=480sin100πt V的正弦交變電壓時(shí)，如果電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的初速度v=3.0×107 m/s，求電子打在熒光屏上產(chǎn)生亮線的最大長(zhǎng)度；
（3）如圖甲所示，電子槍中燈絲用來(lái)加熱陰極，使陰極發(fā)射電子．控制柵極的電勢(shì)比陰極低，調(diào)節(jié)陰極與控制柵極之間的電壓，可控制通過(guò)柵極電子的數(shù)量．現(xiàn)要使電子打在熒光屏上電子的數(shù)量增加，應(yīng)如何調(diào)節(jié)陰極與控制柵極之間的電壓．
電子槍中A1、A2和A3三個(gè)陽(yáng)極除了對(duì)電子加速外，還共同完成對(duì)電子束的聚焦作用，其中聚焦的電場(chǎng)可簡(jiǎn)化為如圖丁所示的電場(chǎng)，圖中的虛線是該電場(chǎng)的等勢(shì)線．請(qǐng)說(shuō)明聚焦電場(chǎng)如何實(shí)現(xiàn)對(duì)電子束的聚焦作用．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

       如圖1所示，加速電場(chǎng)的加速電壓為U0 = 50 V，在它的右側(cè)有水平正對(duì)放置的平行金屬板a、b構(gòu)成的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，且此區(qū)間內(nèi)還存在著垂直紙面方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B0．已知金屬板的板長(zhǎng)L = 0．1 m，板間距離d = 0．1 m，兩板間的電勢(shì)差uab隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖2所示．緊貼金屬板a、b的右側(cè)存在半圓形的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B = 0．01 T，方向垂直紙面向里，磁場(chǎng)的直徑MN = 2R = 0．2 m即為其左邊界，并與中線OO′垂直，且與金屬板a的右邊緣重合于M點(diǎn)．兩個(gè)比荷相同、均為q/m = 1×108 C/kg的帶正電的粒子甲、乙先后由靜止開始經(jīng)過(guò)加速電場(chǎng)后，再沿兩金屬板間的中線OO′ 方向射入平行板a、b所在的區(qū)域．不計(jì)粒子所受的重力和粒子間的相互作用力，忽略偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)兩板間電場(chǎng)的邊緣效應(yīng)，在每個(gè)粒子通過(guò)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)區(qū)域的極短時(shí)間內(nèi)，偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)可視作恒定不變．

       （1）若粒子甲由t = 0．05 s時(shí)飛入，恰能沿中線OO′ 方向通過(guò)平行金屬板a、b正對(duì)的區(qū)域，試分析該區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0的大小和方向；

（2）若撤去平行金屬板a、b正對(duì)區(qū)域的磁場(chǎng)，粒子乙恰能以最大動(dòng)能飛入半圓形的磁場(chǎng)區(qū)域，試分析該粒子在該磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間．

 


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