如圖甲所示，兩平行金屬板間接有如圖乙所示的隨時間t變化的電壓u，兩板間電場可看作是均勻的，且兩板外無電場，極板長L=0.2m，板間距離d=0.2m，在金屬板右側(cè)有一邊界為MN的區(qū)域足夠大的勻強磁場，MN與兩板中線OO′垂直，磁感應(yīng)強度B=5×10－3T，方向垂直紙面向里�，F(xiàn)有帶正電的粒子流沿兩板中線OO′連續(xù)射入電場中，已知每個粒子的速度v0=105m/s，比荷q/m=108C/kg，重力忽略不計，在每個粒通過電場區(qū)域的極短時間內(nèi)，電場可視作是恒定不變的。

⑴ 試求帶電粒子射出電場時的最大速度。
⑵ 證明任意時刻從電場射出的帶電粒子，進入磁場時在MN上的入射點和出磁場時在MN上的出射點間的距離為定值。
⑶ 從電場射出的帶電粒子，進入磁場運動一段時間后又射出磁場。求粒子在磁場中運動的最長時間和最短時間。
（1）（2）s=0.4m（3） 

試題分析：（1）設(shè)兩板間電壓為U1時，帶電粒子剛好從極板邊緣射出電場，則有 （2分）   代入數(shù)據(jù)解得U1="100V" （1分）
在電壓低于100V時，帶電粒子才能從兩板間射出，電壓高于100V時，帶電粒子打在極板上，不能從兩板間射出。粒子剛好從極板邊緣射出電場時，速度最大，設(shè)最大速度為v1，則有       （3分）
代入數(shù)據(jù)解得  （1分）
（2）設(shè)粒子進入磁場時速度方向與OO'的夾角為θ，則速度大小                   （2分）

粒子在磁場中做圓周運動的軌道半徑 （2分）
粒子從磁場中飛出的位置與進入磁場的位置之間的距離       （2分）代入數(shù)據(jù)解得s=0.4m      （1分）
s與θ無關(guān)，即射出電場的任何一個帶電粒子進入磁場的入射點與出射點間距離恒為定值。
（3）粒子飛出電場進入磁場，在磁場中按逆時針方向做勻速圓周運動。粒子飛出電場時的速度方向與OO'的最大夾角為α ，，α=45°  （2分）

當粒子從下板邊緣飛出電場再進入磁場時，在磁場中運動時間最長，（3分）
當粒子從上板邊緣飛出電場再進入磁場時，在磁場中運動時間最短，  
點評：本題關(guān)鍵是畫出粒子進入磁場后的各種可能的運動軌跡，根據(jù)洛倫茲力提供向心力列式后得出半徑和周期，然后求出磁偏轉(zhuǎn)的距離表達式，并得出回旋角度的范圍，從而得到磁偏轉(zhuǎn)的范圍和運動時間的范圍．
練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

（14分）如圖甲所示，空間存在B=0.5T、方向豎直向下的勻強磁場，MN、PQ是相互平行的粗糙的長直導軌，處于同一水平面內(nèi)，其間距L=0.2m，R是連在導軌一端的電阻，ab是跨接在導軌上質(zhì)量m=0.1kg的導體棒，從零時刻開始，通過一小型電動機對ab棒施加一個牽引力F，方向水平向左，使其從靜止開始沿導軌做加速運動，此過程中棒始終保持與導軌垂直且接觸良好，圖乙是棒的速度—時間圖像，其中OA段是直線，AC是曲線，DE是曲線圖像的漸近線，小型電動機功率在12s末達到額定功率Pm=4.5W，此后功率保持不變，除R以外，其余部分的電阻均不計，取g=10m/s2。求：

（1）導體棒在0～12s內(nèi)的加速度大��；
（2）導體棒與導軌間的動摩擦因數(shù)和電阻R的阻值；
（3）若已知0～12s內(nèi)R上產(chǎn)生的熱量為12.5J，則此過程中牽引力F做的功。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

關(guān)于點電荷周圍電勢大小的公式為U＝kQ/r，式中常量k＞0，Q為點電荷所帶的電量，r為電場中某點距點電荷的距離．如圖所示，兩個帶電量均為+q的小球B、C，由一根長為L的絕緣細桿連接，并被一根輕質(zhì)絕緣細線靜止地懸掛在固定的小球A上，C球離地的豎直高度也為L．開始時小球A不帶電，此時細線內(nèi)的張力為T0；當小球A帶Q1的電量時，細線內(nèi)的張力減小為T1；當小球A帶Q2的電量時，細線內(nèi)的張力大于T0．
 
（1）分別指出小球A帶Q1、Q2的電荷時電量的正負；
（2）求小球A分別帶Q1、Q2的電荷時，兩小球B、C整體受到小球A的庫侖力F1與F2大小之比；
（3）當小球A帶Q3的電量時細線恰好斷裂，在此瞬間B、C兩帶電小球的加速度大小為a，求Q3；
（4）在小球A帶Q3（視為已知）電量情況下，若B球最初離A球的距離為L，在細線斷裂到C球著地的過程中，小球A的電場力對B、C兩小球整體做功為多少？（設(shè)B、C兩小球在運動過程中沒有發(fā)生轉(zhuǎn)動)

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

帶電小球的質(zhì)量為m，當勻強電場方向水平向右時（圖中未畫出），小球恰能靜止在光滑圓槽形軌道的A點，圖中角θ＝30°，如圖所示，當將電場方向轉(zhuǎn)為豎直向下時(保持勻強電場的電場強度大小不變)，求小球從A點起滑到最低點時對軌道的壓力.

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖所示，Oxyz為空間直角坐標系，其中Oy軸正方向豎直向上。在整個空間中存在豎直向下的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B�，F(xiàn)有一質(zhì)量為、電荷量為q（q＞0）的帶電小球從坐標原點O以速度v0沿Ox軸正方向射出，重力加速度為g，空氣阻力可忽略不計。

（1）若在整個空間加一勻強電場，小球從坐標原點O射出恰好做勻速圓周運動，求所加電場的場強大小，以及小球做勻速圓周運動第一次通過z軸的z坐標；
（2）若改變第（1）問中所加電場的大小和方向，小球從坐標原點O射出恰好沿Ox軸做勻速直線運動，求此時所加勻強電場的場強大��；
（3）若保持第（2）問所加的勻強電場不變而撤去原有的磁場，小球從坐標原點O以速度v0沿Ox軸正方向射出后，將通過A點，已知A點的x軸坐標數(shù)值為xA，求小球經(jīng)過A點時電場力做功的功率。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖所示，水平絕緣粗糙的軌道AB與處于豎直平面內(nèi)的半圓形絕緣光滑軌道BC平滑連接，半圓形軌道的半徑．在軌道所在空間存在水平向右的勻強電場，電場線與軌道所在的平面平行，電場強度．現(xiàn)有一電荷量，質(zhì)量的帶電體（可視為質(zhì)點），在水平軌道上的P點由靜止釋放，帶電體恰好能通過半圓形軌道的最高點C，然后落至水平軌道上的D點．取．

試求：
（1）帶電體在圓形軌道C點的速度大�。�
（2）D點到B點的距離．
（3）帶電體運動到圓形軌道B點時對圓形軌道的壓力大�。�
（4）帶電體在從P開始運動到落至D點的過程中的最大動能。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖所示，坐標系xOy在豎直平面內(nèi)，空間有沿水平方向垂直于紙面向外的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B,在x>0的空間里有沿x軸正方向的勻強電場，場強的大小為E，一個帶正電的小球經(jīng)過圖中的x軸上的A點，沿著與水平方向成= 300角的斜向下直線做勻速運動，經(jīng)過y軸上的B點進入x<0的區(qū)域，要使小球進入x<0區(qū)域后能在豎直面內(nèi)做勻速圓周運動，需在x<0區(qū)域另加一勻強電場，若帶電小球做圓周運動通過x軸上的C點，且，設(shè)重力加速度為g，

求：
(1)小球運動速率的大��；
(2)在x<0的區(qū)域所加電場大小和方向；
(3)小球從B點運動到C點所用時間及的長度．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

安培力、電場力和洛倫茲力，下列說法正確的是（    ）
A．電荷在電場中一定受電場力作用，電荷在磁場中一定受洛倫茲力作用
B．電荷所受電場力一定與該處電場方向一致，電荷所受洛倫茲力不一定與磁場方向垂直
C．安培力和洛倫茲力的方向均可用左手定則判斷
D．安培力和洛倫茲力本質(zhì)上都是磁場對運動電荷的作用，安培力可以對通電導線做功，洛倫茲力對運動電荷也做功

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖所示為某一儀器的部分原理示意圖，虛線OA、OB關(guān)于y軸對稱，， OA、OB將xOy平面分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個區(qū)域，區(qū)域Ⅰ、Ⅲ內(nèi)存在水平方向的勻強電場，電場強度大小相等、方向相反。質(zhì)量為m電荷量為q的帶電粒子自x軸上的粒子源P處以速度v0沿y軸正方向射出，經(jīng)一定時間到達OA上的M點，且此時速度與OA垂直。已知M到原點Ｏ的距離OM = L，不計粒子的重力。求：

（1）勻強電場的電場強度E的大��；
（2）為使粒子能從M點經(jīng)Ⅱ區(qū)域通過OB上的N點，M、N點關(guān)于y軸對稱，可在區(qū)域Ⅱ內(nèi)適當范圍加一垂直xOy平面的勻強磁場，求該磁場的磁感應(yīng)強度的最小值和粒子經(jīng)過區(qū)域Ⅲ到達x軸上Q點的橫坐標；
（3）當勻強磁場的磁感應(yīng)強度�。�2）問中的最小值時，且該磁場僅分布在一個圓形區(qū)域內(nèi)。由于某種原因的影響，粒子經(jīng)過M點時的速度并不嚴格與OA垂直，成散射狀，散射角為（較小），但速度大小均相同，如圖所示，求所有粒子經(jīng)過OB時的區(qū)域長度。

查看答案和解析>>

同步練習冊答案