（18分）如圖所示，圓心為原點(diǎn)、半徑為R的圓將xOy平面分為兩個(gè)區(qū)域，即圓內(nèi)區(qū)域Ⅰ和圓外區(qū)域Ⅱ。區(qū)域Ⅰ內(nèi)有方向垂直于xOy平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1。平行于x軸的熒光屏垂直于xOy平面，放置在坐標(biāo)y＝-2．2R的位置。一束質(zhì)量為m、電荷量為q、動(dòng)能為E0的帶正電粒子從坐標(biāo)為（-R，0）的A點(diǎn)沿x正方向射入?yún)^(qū)域Ⅰ，當(dāng)區(qū)域Ⅱ內(nèi)無(wú)磁場(chǎng)時(shí)，粒子全部打在熒光屏上坐標(biāo)為（0，-2．2R）的M點(diǎn)，且此時(shí)，若將熒光屏沿y軸負(fù)方向平移，粒子打在熒光屏上的位置不變。若在區(qū)域Ⅱ內(nèi)加上方向垂直于xOy平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2，上述粒子仍從A點(diǎn)沿x軸正方向射入?yún)^(qū)域Ⅰ，則粒子全部打在熒光屏上坐標(biāo)為（0.4R，-2．2R）的 N點(diǎn)。求：

（1）打在M點(diǎn)和N點(diǎn)的粒子運(yùn)動(dòng)速度v1、v2的大小。
（2）在區(qū)域Ⅰ和Ⅱ中磁感應(yīng)強(qiáng)度B1、B2的大小和方向。
（3）若將區(qū)域Ⅱ中的磁場(chǎng)撤去，換成平行于x軸的勻強(qiáng)電場(chǎng)，仍從A點(diǎn)沿x軸正方向射入?yún)^(qū)域Ⅰ的粒子恰好也打在熒光屏上的N點(diǎn)，則電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為多大？

（1）（2），方向垂直xOy平面向外；，方向垂直xOy平面向里  （3）

解析試題分析：（1）粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)洛倫茲力不做功，打在M點(diǎn)和N點(diǎn)的粒子動(dòng)能均為，速度大小相等，設(shè)為，由可得         （2分）
（2）如圖所示，區(qū)域Ⅱ中無(wú)磁場(chǎng)時(shí)，將熒光屏沿y軸負(fù)方向平移，粒子打在熒光屏上的位置不變，說(shuō)明粒子速度垂直熒光屏向下，所以粒子在區(qū)域Ⅰ中運(yùn)動(dòng)四分之一圓周后，從C點(diǎn)沿y軸負(fù)方向打在M點(diǎn)，軌跡圓心是O1點(diǎn)，半徑為                 （2分）

區(qū)域Ⅱ有磁場(chǎng)時(shí)，粒子軌跡圓心是O2點(diǎn)，半徑為r2，由幾何關(guān)系得         （2分）
解得                                       （1分）
由得                             （1分）
故，方向垂直xOy平面向外。               （2分）
，方向垂直xOy平面向里。                   （2分）
（3）區(qū)域Ⅱ中換成勻強(qiáng)電場(chǎng)后，粒子從C點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)做類平拋運(yùn)動(dòng)，則有
，                                        （2分）
                                                                  （2分）
解得場(chǎng)強(qiáng)                                  （2分）
考點(diǎn)：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(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：填空題

陰極射線是從陰極射線管的陰極發(fā)出的高速運(yùn)動(dòng)的粒子流，這些微觀粒子是 ＿＿＿＿＿．若在如圖所示的陰極射線管中部加上垂直于紙面向外的磁場(chǎng)，陰極射線將＿＿＿＿＿(填“向上”、“向下”、“向里”或“向外”)偏轉(zhuǎn)。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

如圖在第一象限存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，第四象限存在正交電場(chǎng)和磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B，一個(gè)電子從y軸上的c點(diǎn)平行x軸射入磁場(chǎng)，經(jīng)x軸的P點(diǎn)沿PC直線射出第四象限，已知AC的長(zhǎng)度為L(zhǎng)；∠CAP＝30°；電子質(zhì)量為m，電量為q。求：

（1）電子射入磁場(chǎng)時(shí)的速度v；
（2）電子在第一象限運(yùn)動(dòng)時(shí)間；
（3）電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小和方向；
（4）電子在第四象限運(yùn)動(dòng)時(shí)間．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（18分）如圖所示，真空中以為圓心，半徑r=0.1m的圓形區(qū)域內(nèi)只存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，圓形區(qū)域的最下端與xoy坐標(biāo)系的x軸相切于坐標(biāo)原點(diǎn)O，圓形區(qū)域的右端與平行y軸的虛線MN相切，在虛線MN右側(cè)x軸的上方足夠大的范圍內(nèi)有方向水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度E=1.0×105 N/C�，F(xiàn)從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿xoy平面在y軸兩側(cè)各30°角的范圍內(nèi)發(fā)射速率均為v0=1.0×106m/s的帶正電粒子，粒子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)半徑也為r=0.1m，已知粒子的比荷，不計(jì)粒子的重力、粒子對(duì)電磁場(chǎng)的影響及粒子間的相互作用力，求：

（1）磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小；
（2）沿y軸正方向射入磁場(chǎng)的粒子，在磁場(chǎng)和電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間；
（3）若將勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向改為豎直向下，其它條件不變，則粒子達(dá)到x軸的最遠(yuǎn)位置與最近位置的橫坐標(biāo)之差。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（18分）如圖所示，相距3L的AB、CD兩直線間的區(qū)域存在著兩個(gè)大小不同、方向相反的有界勻強(qiáng)電場(chǎng)，其中PT上方的電場(chǎng)I的場(chǎng)強(qiáng)方向豎直向下，PT下方的電場(chǎng)II的場(chǎng)強(qiáng)方向豎直向上，電場(chǎng)I的場(chǎng)強(qiáng)大小是電場(chǎng)Ⅱ的場(chǎng)強(qiáng)大小的兩倍，在電場(chǎng)左邊界AB上有點(diǎn)Q，PQ間距離為L(zhǎng)。從某時(shí)刻起由Q以初速度v0沿水平方向垂直射入勻強(qiáng)電場(chǎng)的帶電粒子，電量為＋q、質(zhì)量為m。通過(guò)PT上的某點(diǎn)R進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)I后從CD邊上的M點(diǎn)水平射出，其軌跡如圖，若PR兩點(diǎn)的距離為2L。不計(jì)粒子的重力。試求：
（1）勻強(qiáng)電場(chǎng)I的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小和MT之間的距離；
（2）有一邊長(zhǎng)為a、由光滑彈性絕緣壁圍成的正三角形容器，在其邊界正中央開有一小孔S，將其置于CD右側(cè)且緊挨CD邊界，若從Q點(diǎn)射入的粒子經(jīng)AB、CD間的電場(chǎng)從S孔水平射入容器中。欲使粒子在容器中與器壁多次垂直碰撞后仍能從S孔射出（粒子與絕緣壁碰撞時(shí)無(wú)機(jī)械能和電量損失），并返回Q點(diǎn)，需在容器中現(xiàn)加上一個(gè)如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，粒子運(yùn)動(dòng)的半徑小于，求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小應(yīng)滿足的條件以及從Q出發(fā)再返回到Q所經(jīng)歷的時(shí)間。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

 如圖所示的空間分為I、II、III三個(gè)區(qū)域，各豎直邊界面相互平行，I、II區(qū)域均存在電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，方向垂直界面向右；同時(shí)II區(qū)域存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)；III區(qū)域空間有一與FD邊界成450角的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，其下邊界為水平線DH,右邊界是GH:一質(zhì)量為、電荷量為q的帶正電的粒子（重力不計(jì)）從O點(diǎn)由靜止釋放，到達(dá)A點(diǎn)時(shí)速度為v0，粒子在C點(diǎn)沿著區(qū)域III的磁感線方向進(jìn)人III區(qū)域，在DH上的M點(diǎn)反彈，反彈前、后速度大小不變，方向與過(guò)碰撞點(diǎn)的豎直線對(duì)稱，已知粒子在III區(qū)域內(nèi)垂直于磁場(chǎng)方向的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r= ，C點(diǎn)與M點(diǎn)的距離為，M點(diǎn)到右邊界GH的垂直距離為。求：
(1）粒子由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)的時(shí)間t1=?
（2) A與C間的電勢(shì)差UAC=?
（3）粒子在III區(qū)域磁場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t2＝？

查看答案和解析>>

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。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的放射性原子核X發(fā)生衰變，衰變后帶電粒子運(yùn)動(dòng)速度和磁感線垂直，兩軌跡圓半徑之比，帶電粒子在軌跡圓上運(yùn)動(dòng)的周期之比。設(shè)衰變過(guò)程釋放的核能全部轉(zhuǎn)化成射線粒子和反沖核的動(dòng)能，已知該衰變過(guò)程前后原子核的質(zhì)量虧損為m。
(1)該衰變?yōu)?u>          衰變。(填“”或“”)
(2)寫出核反應(yīng)方程(反沖核的元素符號(hào)可用Y表示)：          。
(3)計(jì)算射線粒子和反沖核的動(dòng)能。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

如圖所示，左側(cè)裝置內(nèi)存在著勻強(qiáng)磁場(chǎng)和方向豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，裝置上下兩極板問電勢(shì)差為U,間距為L(zhǎng);右側(cè)為“臺(tái)形”勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域ACDH，其中，AH//CD， =4L。一束電荷量大小為q、質(zhì)量不等的帶電粒子(不計(jì)重力、可視為質(zhì)點(diǎn))，從狹縫S1射入左側(cè)裝置中恰能沿水平直線運(yùn)動(dòng)并從狹縫S2射出，接著粒子垂直于AH、由AH的中點(diǎn)M射入“臺(tái)形”區(qū)域，最后全部從邊界AC射出。若兩個(gè)區(qū)域的磁場(chǎng)方向均水平(垂直于紙面向里)、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，“臺(tái)形”寬度=L，忽略電場(chǎng)、磁場(chǎng)的邊緣效應(yīng)及粒子間的相互作用。

(1)判定這束粒子所帶電荷的種類，并求出粒子速度的大小;
(2)求出這束粒子可能的質(zhì)量最小值和最大值;
(3)求出(2)問中偏轉(zhuǎn)角度最大的粒子在“臺(tái)形”區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案