(11分)(2009·安徽省六校聯(lián)考)如圖所示，為某種新型設(shè)備內(nèi)部電、磁場(chǎng)分布情況圖．自上而下分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)區(qū)域．區(qū)域Ⅰ寬度為d1，分布有沿紙面向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)E1；區(qū)域Ⅱ?qū)挾葹閐2，分布有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1；寬度可調(diào)的區(qū)域Ⅲ中分布有沿紙面向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)E2和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2.現(xiàn)在有一群質(zhì)量和帶電荷量均不同的帶正電粒子從區(qū)域Ⅰ上邊緣的注入孔A點(diǎn)被注入，從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，然后相繼進(jìn)入Ⅱ、Ⅲ兩個(gè)區(qū)域，滿足一定條件的粒子將回到區(qū)域Ⅰ，其他粒子則從區(qū)域Ⅲ飛出．三區(qū)域都足夠長(zhǎng)，粒子的重力不計(jì)．
已知能飛回區(qū)域Ⅰ的帶電粒子的質(zhì)量為m＝6.4×10－27kg，帶電荷量為q＝3.2×10－19C，且d1＝10cm，d2＝5cm，d3>10cm，E1＝E2＝40V/m，B1＝4×10－3T，B2＝2×10－3T.

試求：
(1)該帶電粒子離開(kāi)區(qū)域Ⅰ時(shí)的速度．
(2)該帶電粒子離開(kāi)區(qū)域Ⅱ時(shí)的速度．
(3)該帶電粒子第一次回到區(qū)域Ⅰ的上邊緣時(shí)離開(kāi)A點(diǎn)的距離．
　(1)2×104m/s　方向豎直向下
(2)2×104m/s　方向與x軸正向成45°角
(3)57.26cm
(1)qE1d1＝mv2
得：v＝2×104m/s，方向豎直向下．
(2)速度大小仍為v＝2×104m/s，如圖所示．
qB1v＝m
方向：sinθ＝
可得：θ＝45°
所以帶電粒子離開(kāi)區(qū)域Ⅱ時(shí)的速度方向與x軸正向成45°角．
(3)設(shè)該帶電粒子離開(kāi)區(qū)域Ⅱ也即進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅲ時(shí)的速度分解為vx、vy，則：vx＝vy＝vsin45°＝×104m/s
所以：qB2vx＝qB2vy＝1.28×10－17N.
qE2＝1.28×10－17N
qE2＝qB2vx
所以帶電粒子在區(qū)域Ⅲ中運(yùn)動(dòng)可視為沿x軸正向的速率為vx的勻速直線運(yùn)動(dòng)和以速率為vy，以及對(duì)應(yīng)洛倫茲力qB2vy作為向心力的勻速圓周運(yùn)動(dòng)的疊加，軌道如圖所示：

R2＝＝10cm
T＝＝π×10－5s
根據(jù)運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性可知，帶電粒子回到區(qū)域Ⅰ的上邊緣的B點(diǎn)，距A點(diǎn)的距離為：d＝2
代入數(shù)據(jù)可得：d≈57.26cm
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

在絕緣水平面上固定著帶電小球A，其質(zhì)量為M，所帶電量為Q.帶電小球B與A之間相距為r，質(zhì)量為m，所帶電量為q.現(xiàn)將小球B無(wú)初速釋放，求：
(1)剛釋放小球B的加速度為多大？
(2)釋放后B做什么運(yùn)動(dòng)？

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：單選題

如圖所示，在水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一根長(zhǎng)為L(zhǎng)且不可伸長(zhǎng)的絕緣細(xì)線一端拴一個(gè)質(zhì)量為m帶負(fù)電的小球，另一端固定在O點(diǎn)。把小球拉到使細(xì)線水平的位置A，然后將小球由靜止釋放，小球沿弧線運(yùn)動(dòng)到細(xì)線與水平成θ=60°的位置B時(shí)速度為零。以下說(shuō)法正確的是  
A．小球重力與電場(chǎng)力的關(guān)系是mg=Eq
B．小球重力與電場(chǎng)力的關(guān)系是Eq=mg
C．小球在B點(diǎn)時(shí)，細(xì)線拉力為T=2mg
D．在A處給小球一個(gè)數(shù)值為3mgL的動(dòng)能，就能使小球恰在豎直面內(nèi)做一完整的圓周運(yùn)動(dòng)

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

(19分)如圖，在xoy平面上x<0的區(qū)域內(nèi)存在一垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B；OA是過(guò)原點(diǎn)的一條直線，與y軸正方向夾角為60°．在x>0的區(qū)域有一與OA平行的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小為E．現(xiàn)有一質(zhì)量為m，電量為q的帶正電的粒子(重力不計(jì))從直線OA上的某處P點(diǎn)由靜止釋放后，經(jīng)0點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后恰能垂直O(jiān)A到達(dá)0A上的Q點(diǎn)(電場(chǎng)方向以及P點(diǎn)、Q點(diǎn)位置在圖中均未畫出)．求

(1)P點(diǎn)的坐標(biāo)；
(2)粒子從P點(diǎn)釋放到垂直0A到達(dá)Q點(diǎn)所用的時(shí)間；
(3)PQ之間的距離．

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

（8分）真空中有一固定的點(diǎn)電荷B，將一帶電小球A（可看成質(zhì)點(diǎn)）從B的正上方距電荷B為L(zhǎng)處無(wú)初速釋放時(shí)，小球A的加速度大小為，方向豎直向下。求：當(dāng)小球A向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，它的加速度多大？球A在向電荷B運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，與B相距多遠(yuǎn)時(shí)速度最大？

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖所示，水平面上有兩根光滑金屬導(dǎo)軌平行固定放置，導(dǎo)軌的電阻不計(jì)，間距為l =" O.5" m，左端通過(guò)導(dǎo)線與阻值R =3Ω的電阻連接，右端通過(guò)導(dǎo)線與阻值為RL=6Ω的小燈泡L連接，在CDEF矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度B = O.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一根阻值r =O.5Ω、質(zhì)量m = O.2kg的金屬棒在恒力F ="2" N的作用下由靜止開(kāi)始從AB位置沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)t ="1" s剛好進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域。求金屬棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)：

小題1:金屬棒切割磁場(chǎng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)；
小題2:小燈泡兩端的電壓和金屬棒受安培力。

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖所示，質(zhì)量為m的矩形線框MNPQ，MN邊長(zhǎng)為a，NP邊長(zhǎng)為b；MN邊電阻為R1，PQ邊電阻為R2，線框其余部分電阻不計(jì)�，F(xiàn)將線框放在光滑絕緣的水平桌面上，PQ邊與y軸重合�？臻g存在一個(gè)方向垂直桌面向下的磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度沿y軸方向均勻，沿x軸方向按規(guī)律Bx＝B0(1－kx)變化，式中B0和k為已知常數(shù)且大于零。矩形線框以初速度v0從圖示位置向x軸正方向平動(dòng)。求：

小題1:在圖示位置時(shí)線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)以及感應(yīng)電流的大小和方向；
小題2:線框所受安培力的方向和安培力的表達(dá)式；
小題3:線框的最大運(yùn)動(dòng)距離xm；
小題4:若R1＝2R2，線框運(yùn)動(dòng)到過(guò)程中，電阻R1產(chǎn)生的焦耳熱。

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖所示的空間分布I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四個(gè)區(qū)域，各邊界面相互平行，I區(qū)域存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度，方向垂直邊界面向右．Ⅱ、Ⅳ區(qū)域存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的方向分別為垂直紙面向外和垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為，Ⅲ區(qū)域內(nèi)無(wú)電磁場(chǎng)。四個(gè)區(qū)域?qū)挾确謩e為．一質(zhì)量、電荷量的粒子從O點(diǎn)由靜止釋放，粒子的重力忽略不計(jì)．
求：
小題1:粒子離開(kāi)I區(qū)域時(shí)的速度大小v；
小題2:粒子在Ⅲ區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)間t；
小題3:（此問(wèn)省示范高中學(xué)生必做，其他學(xué)校學(xué)生不做）粒子離開(kāi)區(qū)域Ⅳ時(shí)速度與磁場(chǎng)邊界面的夾角α．

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖所示，長(zhǎng)度均為l、電阻均為R的兩導(dǎo)體桿ab、cd，通過(guò)兩條足夠長(zhǎng)的不可伸縮的輕質(zhì)柔軟導(dǎo)線連接起來(lái)（導(dǎo)線電阻不計(jì)），形成閉合回路，并分別跨過(guò)兩個(gè)間距為l的定滑輪，使ab水平置于傾角為θ的足夠長(zhǎng)絕緣斜面上，cd水平懸掛于豎直平面內(nèi)。斜面上的空間內(nèi)存在垂直斜面向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，cd桿初始位置以下的空間存在水平向左的磁感應(yīng)強(qiáng)度也為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。ab、cd桿質(zhì)量均為m，ab桿與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，不計(jì)滑輪的一切阻力。

（1）若由靜止釋放，cd將向下運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)ab沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它們速率為v時(shí)，回路中的電流大小是多少？
（2）若由靜止釋放，當(dāng)cd下落h高度時(shí)，恰好達(dá)到最大速度vm，這一過(guò)程回路電流產(chǎn)生的電熱為多少？
（3）t0=0時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)，若要cd帶動(dòng)ab從靜止開(kāi)始沿斜面向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度為a（a<g），則在ab桿上需要施加的平行斜面的外力F與作用時(shí)間t應(yīng)滿足什么條件？

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同步練習(xí)冊(cè)答案