（18分）真空中有如圖l裝置，水平放置的金屬板A、B中間開有小孔，小孔的連線沿豎直放置的金屬板C、D的中間線，一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子（初速不計、重力不計）P進入A、B間被加速后，再進入金屬板C、D間的偏轉(zhuǎn)電場偏轉(zhuǎn)，并恰能從D板下邊緣射出。已知金屬板A、B間電勢差為UAB=+U0，C、D板長度均為L，C、D板間距為。在金屬板C、D下方有如圖l所示的、有上邊界的、范圍足夠大的勻強磁場，該磁場上邊界與金屬板C、D下端重合，其磁感應(yīng)強度隨時間變化的圖象如圖2，圖2中的B0為已知，但其變化周期T未知，忽略偏轉(zhuǎn)電場的邊界效應(yīng)。

（1）求金屬板C、D間的電勢差UCD；
（2）求粒子剛進入磁場時的速度；
（3）已知垂直紙面向里的磁場方向為正方向，該粒子在圖2中t=時刻進入磁場，并在t=T0時刻的速度方向恰好水平，求該粒子從射入磁場到離開磁場的總時間t總。

（1）（2），方向與豎直方向夾角為30o
(3)

解析試題分析：（1）設(shè)粒子進入偏轉(zhuǎn)電場瞬間的速度為v0，對粒子加速過程由動能定理：
   得到    （2分）
進入偏轉(zhuǎn)電場中，水平位移        （1分）
其中加速度 （式中d = ）         （1分）
豎直位移與時間關(guān)系         （1分）
又依題意“恰能從D板下邊緣射出”：            （1分）
解得:            （1分）
（2）設(shè)粒子進入磁場時的速度為v，對粒子的偏轉(zhuǎn)過程有
           （2分）
解得：           （1分）
設(shè)粒子由k點離開電場時偏轉(zhuǎn)角為θ，則
 
解得           （2分）
（3）粒子在磁場中做圓周運動軌跡如圖所示，

周期為：            （1分）
粒子從k進入磁場沿逆時針方向運動,由“在時刻的速度方向恰好水平”知，軌跡對應(yīng)的圓心角為，此過程對應(yīng)的運動時間為，到達了e點；接著磁場反向，在內(nèi)粒子沿順時針方向運動半周到達f點；此時磁場再反向，粒子在內(nèi)沿逆時針方向運動到g點；接著在內(nèi)運動到h點；再接著在內(nèi)運動到i點；最后經(jīng)離開磁場。
則該粒子從射入磁場到離開磁場的總時間為
     （4分）
即          （1分）
考點：本題考查了帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)和磁場中的偏轉(zhuǎn)的綜合應(yīng)用

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，兩根足夠長、相距為L的金屬直角導(dǎo)軌，它們各有一邊在同一水平面內(nèi)，另一邊垂直于水平面。一絕緣細線跨過導(dǎo)軌直角頂點處定滑輪連接兩金屬細桿ab、cd，桿通過兩端金屬小圓環(huán)垂直套在導(dǎo)軌上，細桿質(zhì)量均為m、電阻均為R，整個裝置處于磁感強度大小為B，方向豎直向上的勻強磁場中。保持細線拉直后同時無初速釋放兩細桿，cd桿下降高度h時達到最大速度。 ab桿一直在水平導(dǎo)軌上運動，接觸處摩擦及導(dǎo)軌電阻均不計，取重力加速度為g。求：

(1)剛釋放時，ab桿的加速度大�。�
(2)下滑過程中，cd桿的最大速率；
(3)從開始釋放到剛好達到最大速度的過程中整個回路所產(chǎn)生的熱量。

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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(nèi)做直線運動，經(jīng)過一段時間后進入一垂直于紙面向里、磁感應(yīng)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(dāng)粒子穿出電場時速度大小變?yōu)樵瓉淼?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic5/tikupic/5e/d/26hbf.png" style="vertical-align:middle;" />倍。已知帶電粒子的質(zhì)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(zhì)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

（10分）如圖所示，一個質(zhì)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(jīng)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(zhuǎn)電場，帶電粒子從偏轉(zhuǎn)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(zhuǎn)電場的金屬板垂直。已知偏轉(zhuǎn)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(zhuǎn)電場時的速度v0；
（2）帶電粒子射出偏轉(zhuǎn)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(yīng)強度的最小值B。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（15分）如圖所示，在平面直角坐標(biāo)系中，直線與軸成30°角，點的坐標(biāo)為（，0），在軸與直線之間的區(qū)域內(nèi)，存在垂直于平面向里磁感強度為的勻強磁場．均勻分布的電子束以相同的速度從軸上的區(qū)間垂直于軸和磁場方向射入磁場．己知從軸上點射入磁場的電子在磁場中的軌跡恰好經(jīng)過點，忽略電子間的相互作用，不計電子的重力．

（1）電子的比荷（）；
（2）有一電子，經(jīng)過直線MP飛出磁場時，它的速度方向平行于y軸，求該電子在y軸上的何處進入磁場；
（3）若在直角坐標(biāo)系的第一象限區(qū)域內(nèi)，加上方向沿軸正方向大小為的勻強電場，在處垂直于軸放置一平面熒光屏，與軸交點為，求：從O點上方最遠處進入電場的粒子打在熒光屏上的位置。

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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(nèi)，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(biāo)。
（2）若已知電子電荷量為e、質(zhì)量為m，求電子由靜止釋放到離開ABCD區(qū)域所經(jīng)歷的時間。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（15分）如圖所示，在直角坐標(biāo)系xoy的第一、四象限區(qū)域內(nèi)存在兩個有界的勻強磁場：垂直紙面向外的勻強磁場Ⅰ、垂直紙面向里的勻強磁場Ⅱ，O、M、P、Q為磁場邊界和x軸的交點，OM=MP=L.在第三象限存在沿y軸正向的勻強電場. 一質(zhì)量為帶電量為的帶電粒子從電場中坐標(biāo)為（-2L，-L）的點以速度v0沿+x方向射出，恰好經(jīng)過原點O處射入?yún)^(qū)域Ⅰ又從M點射出區(qū)域Ⅰ（粒子的重力忽略不計）

（1）求第三象限勻強電場場強E的大�。�
（2）求區(qū)域Ⅰ內(nèi)勻強磁場磁感應(yīng)強度B的大��；
（3）如帶電粒子能再次回到原點O，問區(qū)域Ⅱ內(nèi)磁場的寬度至少為多少？粒子兩次經(jīng)過原點O的時間間隔為多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（19分）電偏轉(zhuǎn)和磁偏轉(zhuǎn)技術(shù)在科學(xué)上有著廣泛的應(yīng)用，如圖所示的裝置中，AB、CD間的區(qū)域有豎直方向的勻強電場，在CD的右側(cè)有一與CD相切于M點的圓形有界勻強磁場，磁場方向垂直于紙面。一帶電粒子自O(shè)點以水平初速度正對P點進入該電場后，從M點飛離CD邊界時速度為，再經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后又從N點垂直于CD邊界回到電場區(qū)域，并恰能返回O點。已知OP間距離為，粒子質(zhì)量為，電量為，粒子自身重力忽略不計。試求：

（1）P、M兩點間的距離;
（2）返回O點時的速度大小;
（3）磁感強度的大小和有界勻強磁場區(qū)域的面積。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（12分）如圖所示，在x軸上方有垂直于x0y平面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B。在x軸下方有沿y軸負方向的勻強電場，場強為E，一質(zhì)量為m，電荷量為-q的粒子從坐標(biāo)原點沿著y軸正方向射出，射出之后，第三次到達x軸時，它與點O的距離為L，不計粒子所受重力。求：

（1）此粒子射出的速度v；
（2）運動的總路程X。

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