（19）許多儀器中可利用磁場(chǎng)控制帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡．在如圖所示的真空環(huán)境中，有一半徑r＝0.05m的圓形區(qū)域內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其右側(cè)相距d＝0.05m處有一足夠大的豎直屏．從S處不斷有比荷＝1×108C/kg的帶正電粒子以速度v＝2×106m/s沿SQ方向射出，經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域后打在屏上．不計(jì)粒子重力．求：
 
(1)粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑；
(2)繞通過(guò)P點(diǎn)(P點(diǎn)為SQ與磁場(chǎng)邊界圓的交點(diǎn))垂直紙面的軸，將該圓形磁場(chǎng)區(qū)域逆時(shí)針緩慢移動(dòng)90°的過(guò)程中，粒子在屏上能打到的范圍．

(1)0.1m　(2)Q點(diǎn)以上0.16m的范圍內(nèi)

解析試題分析：(1)qvB＝解得R＝0.1m
(2)粒子在磁場(chǎng)中通過(guò)的位移剛好等于磁場(chǎng)區(qū)域直徑時(shí)，其速度方向偏轉(zhuǎn)的角度最大，能打到屏上的點(diǎn)最高，由于R＝2r，如圖ΔOPL為等邊三角形，可判斷出粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡所對(duì)圓心角為60°(圖上標(biāo)出圓心角為60°同樣給分)

設(shè)從L點(diǎn)射出磁場(chǎng)的粒子能打在屏上的N點(diǎn)，LN的反向延長(zhǎng)線(xiàn)交PQ于M點(diǎn)，由對(duì)稱(chēng)性可知：
PM＝Rtan30°
MQ＝PQ－PM
NQ＝MQtan60°
聯(lián)立上式可得：NQ＝(3－2)r≈0.16m
當(dāng)磁場(chǎng)區(qū)域轉(zhuǎn)動(dòng)90°時(shí)，粒子剛好沒(méi)有進(jìn)入磁場(chǎng)，沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)打在屏上Q點(diǎn)，所以粒子能打在屏上Q點(diǎn)以上0.16m范圍內(nèi)．
考點(diǎn)：考查了帶電粒子在有界磁場(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：單選題

如圖所示為一種獲得高能粒子的裝置，環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可調(diào)的均勻磁場(chǎng)（環(huán)形區(qū)域的寬度非常�。Ｙ|(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子可在環(huán)中做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)。A、B為兩塊中心開(kāi)有小孔的距離很近的極板，原來(lái)電勢(shì)均為零，每當(dāng)帶電粒子經(jīng)過(guò)A板準(zhǔn)備進(jìn)入AB之間時(shí)，A板電勢(shì)升高為+U，B板電勢(shì)仍保持為零，粒子在兩板間的電場(chǎng)中得到加速。每當(dāng)粒子離開(kāi)B板時(shí)，A板電勢(shì)又降為零。粒子在電場(chǎng)中一次次加速下動(dòng)能不斷增大，而在環(huán)形磁場(chǎng)中繞行半徑R不變。（設(shè)極板間距遠(yuǎn)小于R） 下列說(shuō)法正確的是

A．粒子從A板小孔處由靜止開(kāi)始在電場(chǎng)力作用下加速，繞行n圈后回到A板時(shí)獲得的總動(dòng)能為2nqU
B．粒子在繞行的整個(gè)過(guò)程中，每一圈的運(yùn)動(dòng)時(shí)間不變
C．為使粒子始終保持在半徑為R的圓軌道上運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小必須周期性遞減
D．粒子繞行第n圈時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：單選題

在一空心圓柱面內(nèi)有一垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，其橫截面如右圖所示，磁場(chǎng)邊界為同心圓，內(nèi)、外半徑分別為r和r.圓心處有一粒子源不斷地沿半徑方向射出質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子，不計(jì)粒子重力．為使這些粒子不射出磁場(chǎng)外邊界，粒子從圓心處射出時(shí)速度不能超過(guò)(　　)

A.       B       C.    D.

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（18分）如圖所示，相距為d、板間電壓為U的平行金屬板M、N間有垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)；在POy區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)；POx區(qū)域?yàn)闊o(wú)場(chǎng)區(qū)．一正離子沿平行于金屬板、垂直磁場(chǎng)射入兩板間并做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，從H（0，a）點(diǎn)垂直y軸進(jìn)入第Ⅰ象限．
（1）求離子在平行金屬板間的運(yùn)動(dòng)速度；
（2）若離子經(jīng)OP上某點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng)，最后垂直x軸離開(kāi)第Ⅰ象限，求離子在第Ⅰ象限磁場(chǎng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)時(shí)間；
（3）要使離子一定能打在x軸上，則離子的荷質(zhì)比應(yīng)滿(mǎn)足什么條件？

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

如圖，在x軸上方存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向外；在x軸下方存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)方向與xOy平面平行，且與x軸成夾角。一質(zhì)量為m、電荷量為q（q>0）的粒子以初速度v0從y軸上的P點(diǎn)沿y軸正方向射出，一段時(shí)間后進(jìn)入電場(chǎng)，進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的速度方向與電場(chǎng)方向相反；又經(jīng)過(guò)一段時(shí)間T0，磁場(chǎng)的方向變?yōu)榇怪庇诩埫嫦蚶铮笮〔蛔�。不�?jì)重力。

（1）求粒子從P點(diǎn)出發(fā)至第一次到達(dá)x軸時(shí)所需時(shí)間；
（2）若要使粒子能夠回到P點(diǎn)，求電場(chǎng)強(qiáng)度的最大值。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（22分）如圖所示，平面直角坐標(biāo)系xoy中，在第二象限內(nèi)有豎直放置的兩平行金屬板，其中右板開(kāi)有小孔；在第一象限內(nèi)存在內(nèi)、外半徑分別為、R的半圓形區(qū)域，其圓心與小孔的連線(xiàn)與x軸平行，該區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里：在y<0區(qū)域內(nèi)有電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，方向與x軸負(fù)方向的夾角為60°。一個(gè)質(zhì)量為m，帶電量為－q的粒子（不計(jì)重力），從左金屬板由靜止開(kāi)始經(jīng)過(guò)加速后，進(jìn)入第一象限的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。求:

（1）若兩金屬板間的電壓為U，粒子離開(kāi)金屬板進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度是多少?
（2）若粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，剛好不能進(jìn)入的中心區(qū)域，此情形下粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的速度大小。
（3）在（2）情形下，粒子運(yùn)動(dòng)到y(tǒng)<0的區(qū)域，它第一次在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

如圖所示，abcd構(gòu)成一個(gè)邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形區(qū)域，在ac連線(xiàn)的右下方存在場(chǎng)強(qiáng)大小為E、方向垂直于ad向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在?abc區(qū)域內(nèi)(含邊界)存在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在?abc區(qū)域外、ac連線(xiàn)的左上方存在方向垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩磁場(chǎng)區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等.現(xiàn)有兩個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)、質(zhì)量均為m、電荷量均為q的帶正電粒子同時(shí)從a點(diǎn)射出，粒子甲的初速度方向由a指向d，粒子乙的初速度方向由a指向c，當(dāng)乙經(jīng)b到達(dá)c點(diǎn)時(shí)，剛好與只在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的甲相遇.若空間為真空，不計(jì)粒子重力和粒子間的相互作用力，忽略粒子運(yùn)動(dòng)對(duì)電、磁場(chǎng)產(chǎn)生的影響。求：

（1）甲的速率v甲和甲從a到c經(jīng)歷的時(shí)間t。
（2）乙的速率v乙和磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B滿(mǎn)足的條件。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

如圖所示，在第二象限和第四象限的正方形區(qū)域內(nèi)分別存在著勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B，方向相反，且都垂直于xOy平面．一電子由P(－d，d)點(diǎn)，沿x軸正方向射入磁場(chǎng)區(qū)域Ⅰ.(電子質(zhì)量為m，電荷量為e，sin 53°＝)

(1)求電子能從第三象限射出的入射速度的范圍．
(2)若電子從位置射出，求電子在磁場(chǎng) Ⅰ 中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t.
(3)求第(2)問(wèn)中電子離開(kāi)磁場(chǎng)Ⅱ時(shí)的位置坐標(biāo)．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：填空題

如圖所示，可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針靜止不動(dòng)時(shí)，靠近螺線(xiàn)管的是小磁針的    極，若將小磁針?lè)诺皆撏娐菥�(xiàn)管內(nèi)部，小磁針指向與圖示位置時(shí)的指向相     （填“同”或“反”）。

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